Desenvolvimento de sensores poliméricos com ureia para a monitorização da temperatura corporal

Abstract

Este trabalho retrata o estudo da caracterização de sistemas poliméricos com resposta à temperatura, para aplicação num sensor capaz de sinalizar estados febris em bebés. O produto final prende-se na projeção de uma pulseira que monitorize continuamente o valor da temperatura. Uma temperatura à superfície da pele dos bebés que registe os 38°C é considerada um caso de febre. Para este estudo, foi utilizada uma classe de polímeros inteligentes, os polímeros termossensíveis. Estes polímeros são capazes de responder à temperatura por um mecanismo de alteração da solubilidade em água devido à sua temperatura crítica característica: a Low Critical Solution Temperature (LCST). Abaixo da LCST, o polímero encontra-se solúvel em água e, por isso, apresenta um aspeto transparente. Quando a temperatura começa a aumentar, acima da LCST, as cadeias poliméricas associam-se hidrofobicamente formando agregados que dispersam a luz e a solução torna-se turva. O valor da LCST, característico de cada polímero, pode ser alterado quer pela adição de co-solutos e/ou co-solventes. Neste trabalho, foram estudados três polímeros termossensíveis distintos: o PNIPAM, o PDMAEMA e o P(DEGMA-TEGMA). Estes polímeros respondem drasticamente a variações de temperatura, e por isso, serão ideias para serem utilizados como sensores de febre. No entanto, nenhum deles apresenta um valor de LCST apropriado (38°C). E, por isso, o objetivo deste trabalho é variar a solubilidade dos diferentes polímeros para ajustar as suas LCSTs. Devido à habilidade da ureia em desnaturar proteínas, e uma vez que as proteínas são consideradas biopolímeros, este composto orgânico foi adicionado às diferentes soluções poliméricas de forma a estudar a sua influência na temperatura de transição de fase. Recorreu-se, também, à tetrametilureia por ser um derivado da ureia, e assim, por comparação, perceber o mecanismo da ação da ureia no polímero. Todas as amostras foram caracterizadas utilizando diferentes técnicas: a reologia, a espectroscopia e a dispersão dinâmica de luz. Com estes três métodos foi possível identificar a temperatura a que os polímeros sofrem transição de fase, bem como estabelecer relações entre o aspeto e a viscosidade das soluções e o tamanho hidrodinâmico das partículas formadas, acima da LCST. Com o aumento da temperatura, aumentou a viscosidade das soluções devido ao entrelaçamento das cadeias poliméricas o que se traduziu no crescimento acentuado dos agregados hidrofóbicos. A contribuição da concentração e do peso molecular dos polímeros em solução foi também considerada para o ajuste da LCST. Palavras-chave: Polímeros termossensíveis; LCST (‘Low Critical Solution Temperature’); Poli (N – isopropilacrilamida) (PNIPAM); Poli (2-dimetilaminoetil metacrilato) (PDMAEMA); Poli((dietileno glicol metil éter metacrilato)-co-(trietileno glicol metil éter metacrilato) (P(DEGMA-TEGMA)); Ureia; Tetrametilureia; Reologia; Espectroscopia UV-vis; DLS (Dispersão dinâmica de luz).