Desenvolvimento de uma matriz polimérica para atração e concentração de bactérias, para aplicação num dispositivo médico

Abstract

The development of a polymeric layer able to detect bacteria is the aim of this thesis. This layer will be part of a medical device divided in two layers, a polyurethane-based polymer matrix, capable of attracting bacteria, and another layer with incorporated chromogenic agents, able to signal bacterial presence by changing colors. The development of a polymeric layer capable of bacterial detection is an attempt to reduced UTI - urinary tract infections, in particular, those induced by the use of the urinary catheter. Taking into account that the catheter’s residence time is the main risk factor for these types of infections, the signaling of the presence of bacteria responsible for this type of infections, is a tremendous advantage for the diagnosis of CAUTI.The synthesis of the polymeric layer, previously mentioned, is the aim of this thesis. Special emphasis was given to the synthesis of the polyurethane layer in order to identify which operational conditions are best suited for this particular synthesis. In order to obtain this information, different operational conditions were tested by changing the reagents added to the initial mixture, its quantities and the stirring times. To ensure that this process was thoroughly executed and, especially, to obtain a better perception of the influence the parameters previously mentioned had on the final polymer, only one operational condition was changed at a time. To determine the final polymeric formulation the physical characteristics of the sample, as well as the results obtained by the characterization tests were taken into account. The characterization tests used to evaluate the polymeric-based layer, were carefully selected in order to evaluate if the material had the desired requirements. Final results indicate that the polymer has a promising behavior, especially due to its physical characteristics, good absorption capacity and desirable capillarity and pores size. Despite the registered mass loss during the analysis period, this loss is not excessive. The results obtained by the microbiological analysis indicates the need to readjust the polymeric matrix in order to have better results regarding the interactions between the polymer, the bacteria and the agents responsible for signaling them.

O principal objetivo da presente dissertação é o desenvolvimento de uma camada polimérica com capacidade de deteção de bactérias. Esta camada vai ser inserida muna matriz de atração de bactérias dividido em duas camadas, uma matriz polimérica constituída por uma espuma de poliuretano, com capacidade de atrair as bactérias, e outra camada com agentes cromogénicos incorporados, responsáveis por sinalizar a presença bacteriana, através de alterações de cor. O desenvolvimento da camada polimérica capaz de detetar bactérias surge como tentativa de diminuir a incidência das ITU - Infeções do Trato Urinário, em particular aquelas que estão associadas à utilização do cateter. Uma vez que o tempo de permanência do cateter na via urinária é o principal fator de risco para este tipo de infeções, a sinalização da presença de bactérias responsáveis por este tipo de infeções constitui uma mais valia no diagnóstico das ITUAC. A presente dissertação tem como objetivo a síntese da matriz polimérica, dando especial ênfase à avaliação das melhores condições do processo de síntese do poliuretano. Foram sintetizados vários polímeros de base de poliuretano, recorrendo a diferentes condições de síntese. De modo a proceder à avaliação das melhores condições de síntese, foram testadas diferentes condições de operação, variando os reagentes adicionados à mistura inicial, as quantidades dos mesmos e os tempos de agitação. De modo a obter uma perceção correta da influência dos parâmetros, mencionados anteriormente, no polímero final, foi alterado apenas um parâmetro de cada vez. As decisões da formulação final foram tomadas tendo em conta as características físicas apresentadas pelas amostras e os resultados obtidos através dos testes de caracterização realizados. A seleção dos métodos de caracterização, a que foram sujeitas as matrizes de base polimérica, foi realizada tendo em vista os requisitos desejados para o material. Os resultados finais obtidos indicam que o polímero tem um comportamento promissor, pelas características físicas apresentadas: boa capacidade de absorção, capilaridade e tamanho dos poros desejáveis. Apesar de ocorrer perda de massa das amostras ao longo do período de análise, essa perda não é significativa. Os resultados obtidos pela análise microbiológica sugerem a necessidade de alterações na matriz para obter melhores resultados no que diz respeito às interações verificadas entre a matriz, as bactérias e os agentes responsáveis pela sinalização das bactérias.