Superficies hibridas nanocompósitas: resposta à colonização biológica

Abstract

O trabalho desenvolvido teve como principal objetivo o estudo de filmes finos de ZnO, monolíticos e híbridos, depositados pelo processo de pulverização catódica por radiofrequência (r.f.). Os filmes finos foram depositados, numa primeira fase, com o objetivo de otimizar os parâmetros de deposição, nomeadamente o tempo e a pressão da deposição, bem como a densidade de deposição. Numa segunda fase foram depositados os filmes monolíticos e híbridos, estes últimos pela co-deposição com carbono, cobre e poliamida 6,6. As superfícies foram caracterizadas através das técnicas de SEM, XRD, AFM, FTIR, XPS, espectroscopia UV-VIS, medição do ângulo de contanto e potencial eletrocinético. Todos os filmes apresentam uma estrutura com uma orientação preferencial segundo o plano de difração (002), à exceção do filme híbrido com poliamida, que apresentou estrutura amorfa. A caracterização por AFM permitiudiferenciar que a incorporação do material co-depositado dá-se preferencialmente na fronteirade grão e permitiu concluir que estes filmes são nanocompósitos híbridos. Os estudos celularesforam efetuados com o intuito de avaliar o comportamento das superfícies à colonizaçãobiológica com bactérias Gram-negativas, Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), e Gram-positivas,Staphylococcus aureus (S. aureus). Os testes foram efetuados em diferentes condiçõesde radiação durante a incubação, a saber: luz visível, pré-irradiação com UV ou na ausência dequalquer radiação. Nos testes efetuados em meio de cultura líquida, os melhores resultados deinibição bacteriana com P. aeruginosa foram alcançados com a superfécie co-depositada comcobre. Os mesmos testes com S. aureus apresentaram resultados de inibição semelhantes, àexceção na condição de exposição a UV que potenciou o efeito inibitório dos filmes de ZnOdopados com C. Nos ensaios em meio sólido observou-se formação de halo de inibição paratodas as superfícies em contacto com S. aureus, onde a co-deposição com poliamida apresentouos maiores valores de halos de inibição.

The main objective of the work was the study of ZnO thin films, monolithic and hybrid, depositedby the sputtering process (r.f.). The thin films were deposited, in a first phase, with the aimof optimize deposition parameters, namely deposition time and pressure, as well as depositiondensity. In a second phase, monolithic and hybrid films were deposited the latter co-depositedwith carbon, copper and polyamide 6,6. The surfaces were characterized by SEM, XRD, AFM,FTIR, XPS, UV-VIS spectroscopy, contour angle measurement and electrokinetic potential. Allfilms have a structure with a preferred orientation according to the plane of diffraction (002),except for the hybrid film with polyamide, which presented amorphous structure. The characterizationby AFM allowed to differentiate that the incorporation of the co-deposited materialoccurs preferentially at the grain boundary and allowed to conclude that all the hybrid thin filmsare nanocomposites. Cellular studies were carried out with the aim of evaluating the behaviorof the surfaces to the biological colonization with Gram-negative bacteria, Pseudomonas aeruginosa(P. aeruginosa), and Gram-positive bacteria, Staphylococcus aureus (S. aureus). Thetests were carried out under different radiation conditions during the incubation, namely: visiblelight, pre-irradiation with UV or in the absence of any radiation. The test conducted inliquid culture media revealed that for P. aeruginosa the best bacterial inhibition results wereachieved with the co-deposited copper surface. The same tests with S. aureus showed similarinhibition results except for the UV exposure which potentiated the inhibitory behavior of thehybrid C-doped ZnO films. In solid media tests, inhibition halo formation was observed forall surfaces in contact with S. aureus, where the co-deposition with polyamide presented thehighest inhibition halos.