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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35728| Título: | Manufatura aditiva de amido modificado para uso como scaffold |
| Título(s) alternativo(s): | Additive manufacturing of modified starch for use as scaffold |
| Autor(es): | Mayer, Caetano Antunes |
| Orientador(es): | Araújo, Márcia Silva de |
| Palavras-chave: | Manufatura aditiva Impressão tridimensional Amido Ácido cítrico Polímeros - Reologia Additive manufacturing Three-dimensional printing Starch Citric acid Polymers - Rheology |
| Data do documento: | 21-Jul-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MAYER, Caetano Antunes. Manufatura aditiva de amido modificado para uso como scaffold. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | O scaffold é um material produzido, geralmente, a base orgânica, uma vez que tem aplicações médicas e laboratoriais, servindo para cultivo de células em ambiente controlado e também como substituto temporário ou permanente de ossos e tecidos até que o corpo humano consiga os regenerar. O amido é tido como uma boa opção para material-base na fabricação de scaffold, uma vez que confere um material de porosidade potencialmente ideal, biocompatibilidade e resistência mecânica aceitável. Neste trabalho foi estudado um substrato de biomaterial para crescimento celular baseado em amido. Foi obtido o entendimento acerca de 4 variáveis para que o resultado da impressão por extrusão de massa seja um material estável e que mantenha a forma, com viscosidade adequada para impressão 3D e adesão entre camadas, uma vez que a mecânica e a estabilidade da forma precisam ser consideradas durante a fabricação. Para isso, o amido foi gelatinizado usando um micro-ondas na qual a potência foi mantida em 80%, a proporção mássica foi constante para o amido de milho, 75%, e para o glicerol, 25%, e foram feitas variações no tempo de exposição ao forno e nas concentrações de amido, entre 0% e 22,5% da massa total e de ácido cítrico, entre 0% e 10% em relação ao amido. O glicerol tem função de provocar a formação de ligação cruzada juntamente com o ácido cítrico e, consequentemente, dar estabilidade. Foram utilizados os equipamentos adequados para fazer análises nas amostras por microscopia óptica de reflexão, medição de viscosidade, retração linear e resistência à compressão. Este estudo não pretendeu fazer cultivo de células ou testar a aplicabilidade do material, mas sim manipular as variáveis a fim de obter um material passível de extrusão de massa em impressora 3D e desejável para uso como scaffold. Atestou-se um aumento na resistência com a adição de ácido cítrico até a proporção de 5% da massa relativa, além de uma diminuição na viscosidade. Um aumento a partir disso gerou um material que se esfacela, o que não é desejado para impressão em máquina de impressão 3D. Foi obtido um material resiliente e coeso para as melhores composições, uma vez que não rompe facilmente e mantém a forma, além do alto comportamento tixotrópico, uma vez que ao diminuir e depois aumentar a rotação durante o teste reológico, o material retornou ao mesmo patamar de viscosidade. As melhores propriedades foram adquiridas com a proporção mássica total em torno de 22,5% de amido e de 5% de ácido cítrico, em relação ao amido. |
| Abstract: | The scaffold is a material produced, generally, on an organic basis, since it has medical and laboratory applications, serving for the cultivation of cells in a controlled environment and as a temporary or permanent substitute for bones and tissues until the human body manages to regenerate them. Starch is seen as a good option for base material in the manufacture of scaffolds, since it provides a material with potentially ideal porosity, biocompatibility and acceptable mechanical strength. In this work, a starch-based biomaterial substrate for cell growth was studied. An understanding of 4 variables was obtained só that the result of mass extrusion printing is a stable material that maintains its shape, with adequate viscosity for 3D printing and adhesion between layers, since the mechanics and stability of the shape need be considered during manufacture. For this, the starch was gelatinized using a microwave in which the power was maintained at 80%, the mass proportion was constant for corn starch, 75%, and for glycerol, 25%, and variations were made in time of exposure to the oven and starch concentrations, between 0% and 22.5% of the total mass and citric acid, between 0% and 10% in relation to starch. Glycerol has the function of causing the formation of cross-links together with citric acid and, consequently, providing stability. Appropriate equipment was used to analyze the samples by optical reflection microscopy, measurement of viscosity, linear shrinkage and compressive strength. This study did not intend to cultivate cells or test the applicability of the material, but to manipulate the variables to obtain a material that can be extruded in a 3D printer and is desirable for use as a scaffold. An increase in resistance was attested with the addition of citric acid up to the proportion of 5% of the relative mass, in addition to a decrease in viscosity. An increase from this generated a material that crumbles, which is not desired for 3D printing. A resilient and cohesive material was obtained for the best compositions, since it does not break easily and maintains its shape, in addition to the high thixotropic behavior, since when decreasing and then increasing the rotation during the rheological test, the material returned to the same level of viscosity. The best properties were acquired with a total mass proportion around 22.5% of starch and 5% of citric acid, in relation to starch. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35728 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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