Desenvolvimento de superfície ativo-passiva bioinspirada na microestrutura da flor Huernia penzigii com nanocompósitos de cobre para superfícies imprimíveis autodescontaminantes

Abstract

As infecções virais e aumento de bactérias resistentes a medicamentos são um desafio de saúde pública. A pandemia da COVID-19 aumentou a demanda por medidas antivirais, evidenciando a necessidade de desenvolvimento de novos tratamentos para superfícies, incluindo nanomateriais ativos que possam atuar de forma efetiva na inativação viral para redução de contaminação cruzada. A incidência de contaminação de materiais de uso comum através do contato com superfícies contaminadas se apresenta como uma via secundária de propagação de vírus com um alto nível de transmissibilidade, e essas superfícies passam a atuar como fômites. O presente estudo relata o desenvolvimento de novos materiais híbridos imprimíveis à base de nanopartículas de cobre (CuNPs) e óxido de cobre (CuONPs), incorporadas em resinas fotopolimerizáveis, para produção de nanocompósitos ativos com potencial atividade antiviral. Em outra hierarquia de tamanho, microestruturas impressas com esses nanocompósitos têm o papel de aumentar a interação entre as nanopartículas de cobre e os aerossóis expelidos por pessoas contaminadas por vírus, aliando uma nova abordagem baseada na técnica de Manufatura Aditiva (MA), por impressão 3D MSLA (Masked Stereolithography) bioinspirada, para produzir em alta resolução um recobrimento funcional, aqui bioinspirado no design de micropapilas presentes na superfície interna da flor Huernia penzigii, obtendo-se assim um novo material quimicamente ativo-passivo. Nas sínteses de NPs, exploramos duas metodologias ambientalmente amigáveis: redução química por ácido ascórbico e síntese mecanoquímica, e na produção dos nanocompósitos, priorizamos resinas fotopolimerizáveis biocompatíveis, à base de óleo de soja. Foram realizadas análises de UV-vis, FTIR, DRX, MEV, MET e medidas de ângulo de contato, assim como ensaios preliminares como uma Prova de Conceito (PoC) para o que se propõe neste trabalho. Os resultados referentes às NPs mostram que obtivemos distribuição, morfologias e tamanhos promissores pelos dois métodos. Em relação aos nanocompósitos poliméricos (PNCs), obtivemos materiais com boa homogeneidade e dispersão entre as fases, garantindo estabilidade para o nanomaterial produzido. Por meio de PoC, fomos capazes de estabelecer uma correlação entre a proporção de tamanho das micropapilas impressas, bioinspiradas de H. penzigii, e o ângulo de contato resultante, para gotículas de água sobre a superfície. Ao contrário de situações convencionais, em que o objetivo é de se aumentar o ângulo de contato para evitar adesão bacteriana e evitar formação de colônias, para inativação viral objetivou-se a redução deste ângulo para aumentar a interação NP-vírus. Para micropapilas ajustadas a uma altura de 400 μm, observamos o ângulo de contato

reduzido para 38°, indicando que o ajuste do ângulo de contato na estrutura híbrida ativa- passiva bioinspirada pode ser uma boa estratégia visando induzir a interação de gotículas mais

significativa para aumentar a atividade antiviral das superfícies e combater a contaminação por fômites.