Avaliação da atividade antimicrobiana de não tecidos de polieterimida produzidos via eletrofiação

Abstract

A eletrofiação tem se apresentado como uma opção factível e de baixo custo para a manufatura de não tecidos. Estes materiais possuem como característica inerente a elevada área superficial, propriedade desejada em aplicações onde a superfície disponível beneficia os fenômenos funcionais, como é o caso de reações químicas e bioquímicas envolvendo materiais sólidos, as quais exigem alto contato com substâncias de interesse para aumentar a reatividade. Este estudo visa à produção de não tecidos com atividade antimicrobiana via eletrofiação, sendo o agente inibidor incorporado o óxido de zinco (ZnO). Para tanto, polieterimida (PEI) foi utilizada como matriz polimérica com relações mássicas de ZnO/PEI que variaram de 0 a 50%. Fibras uniformes, sem presença de contas, foram produzidas com os parâmetros do processo de eletrofiação: vazão de solução, tensão aplicada e distância entre coletor e agulha definidos em 2,5 mL.h-1, 20 kV e 17 cm, respectivamente. Com o objetivo de aumentar a exposição do óxido de zinco na superfície do material, foram utilizadas as técnicas de ablação à laser e corrosão com solventes. O material produzido, tratado e não tratado, foi caracterizado por MEV, EDS e FTIR. Foram obtidas fibras micrométricas com diâmetro aproximado de 1 µm. Os resultados de FTIR indicaram a presença do polímero, e nenhuma diferença espectral foi verificada entre os diferentes tratamentos empregados. O efeito antimicrobiano do não tecido foi testado nas bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli pelos métodos de disco difusão e ISO 22196-2007. Para o primeiro, não houve formação de halo de inibição, indicando a não migração de partículas ao meio. Para o segundo, cinéticas conduzidas com não tecido sem óxido de zinco mostraram crescimento acima de 900 % no número de células viáveis em 24 h para as duas bactérias. Nas cinéticas de não tecidos com óxido de zinco, a concentração de bactérias decresceu com o aumento na concentração de inibidor. Não tecidos com relação mássica de 50 % de ZnO/PEI apresentaram inibição de 100 e 99% no tempo de 24 h para as bactérias S. aureus e E. coli, respectivamente. Diferenças significativas foram observadas pelo teste de Tukey entre as diferentes razões mássicas de óxido de zinco incorporadas. Por outro lado, a análise estatística não apresentou diferença significativa entre os tratamentos de superfície empregados nas fibras.

Abstract: Electrospinning has been presented as a feasible and cost-effective option for nonwoven materials manufacture. The high surface area is an inherent property of these materials, which make them preferred in applications where the larger available surface benefits the functional phenomena, as is the case of chemical and biochemical reactions involving solid materials, which demand higher contact with substances of interest to increase reactivity. This study aims at the production of nonwovens with antimicrobial activity via electrospun polyetherimide (PEI) using zinc oxide (ZnO) as inhibiting agent. The polymer solution used was composed of the polyetherimide polymer and the solvents DMF and THF. Uniform seamless fibers were produced using as parameters solution flow rate, applied tension, and needle to collector distance, 2.5 mL.h-1, 20 kV and 17 cm, respectively. The fibers were produced with mass ratio of ZnO/PEI ranging from 0 to 50%. In order to improve the exposure of the inhibitor on the material surface two techniques were used: laser ablation and solvent corrosion. The produced materials (treated and untreated) were characterized by MEV, EDS, and FTIR. The mean fibers diameter is within the micrometric region ranging 1 µm. The FTIR results indicated the presence of the polymer, and no spectral difference was verified among the different treatments employed. The antimicrobial effect of the nonwoven materials was tested in the bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli by disc diffusion method and ISO 22196-2007. For the former, there was no inhibition halo formation, indicating non-migration or particles delivery to the medium. For the latter, the bacterial kinetics conducted without zinc oxide showed growth above 900% in the number of viable cells in 24 h for both bacteria. On the other hand, the kinetics with ZnO showed a decrease in the bacteria concentration congruently to the increase in added zinc oxide. Nonwoven with ZnO/PEI mass ratio of 50% presented an inhibition of 100 and 99% at 24 h for S. aureus and E. coli, respectively. The Tukey test indicated significant differences amidst different concentrations of zinc oxide incorporated, contrariwise, the statistical analysis presented indefiniteness in the significance among the different surface treatments employed on the fibers.