Desenvolvimento de compósito ternário como atuador magneto-eletro-mecânico para aplicações biomédicas.

Abstract

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a possibilidade do emprego de compósitos P (VDF TrFE) /BaTiO₃/MnₓZn₁₋ₓFe₂O₄ na confecção de cápsulas para transporte, orientação, e entrega controlada de drogas, dado a possibilidade de acoplamento magnetoeletro-estrictivo das fases que compõe este material. A orientação das cápsulas é dependente da presença de fase de um material magnético mole o qual pode orientar-se magneticamente na presença de um campo elétrico externo e assim guiar e localizar as cápsulas pelo deslocamento do campo externo. O mecanismo de liberação de drogas foi baseado na possibilidade de acoplamento elétrico entre material magnético (MnₓZn₁₋ₓFe₂O₄) com material piezoelétrico P (VDF-TrFE) e BaTiO₃ gerando vibração /deformação na membrana da cápsula permitindo a liberação da droga. Pós da cerâmica titanato de bário – titanato de bismuto e potássio foram sintetizados por síntese mecanoquímica, e o titanato de bário (aldrich) foi tratado termicamente. Ambos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX) (Rigaku, Rint 2000). Pós da ferrita (MnₓZn₁₋ₓFe₂O₄) (x=0,2; 0,35; 0,5; 0,65; 0,8) foram sintetizados pelo método do citrato precursor, caracterizados por DRX e histerese magnética (LakeShore VSM). Compósitos P (VDF-TrFE) / BaTiO₃/Mn₀,₈Zn₀,₂Fe₂O₄, fração volumétrica 87/03/10% foram preparados pela homogeneização dos pós cerâmicos em solução de PVDF-TrFE/DMA. Membranas do compósito obtidas por prensagem a quente foram caracterizados quanto às propriedades magnéticas em magnetômetro de amostra vibrante, quanto às propriedades dielétricas em medidor LCR (Agilent 4284). Cápsulas deste compósito obtidas por precipitação em meio aquoso foram carregadas em solução de azul de metileno (AMT) e submetido a ensaio de liberação de AMT sob ação de campo magnético contínuo (AMF). Os resultados de DRX da ferrita de Mn-Zn mostrou que são materiais de estrutura cúbica do tipo espinélio quando calcinadas em atmosfera inerte, e apresentando a fase alfa-hematita como contaminante quando calcinadas em atmosfera oxidante. As curvas de histerese magnética mostraram que são materiais magnéticos moles, sendo os melhores valores de Ms, Mr, Hc obtidos para ferrita Mn₀,₈Zn₀,₂Fe₂O₄, sendo 56,23 emu.g⁻¹, 7,08 emu.g⁻¹ e 0,0072 G respectivamente. A constante dielétrica dos compósitos é influenciada pela frequência e demonstraram haver acoplamento elétrico entre as fases em frequência até 1kHz. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície das cápsulas revelou um material poroso de estrutura lamelar. Ensaios de liberação controlada em campo magnético demonstrou que as cápsulas liberam 1,7 ppm.min⁻¹ de AMT em meio aquoso. O compósito apresentou Ms=7,5 emu.g⁻¹ o que permite o uso do mesmo no monitoramento/orientação de fármacos por ação de campo externo. Desta forma concluímos que o compósito P (VDF-TrFE) /BaTiO₃/Mn₀,₈Zn₀,₂Fe₂O₄,é um material promissor para integrar sistemas para entrega de drogas controlada.