Impressão 4D de hidrogel termorresponsivel à base de poli(N-isopropilacrilamida), alginato, celulose nanocristalina e nitreto de boro funcionalizado
A impressão 4D é uma técnica de manufatura aditiva capaz de desenvolver estruturas com propriedades que mudam conforme aplicação de estímulos externos. Nesse contexto, a aplicação do hidrogel de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAm) apresenta-se promissora, devido a sua capacidade de sofrer mudanças estruturais reversíveis em resposta a variações de temperatura. Devido à sua baixa viscosidade, o PNIPAm enfrenta desafios na impressão por extrusão. Para otimizar a processabilidade do polímero, é necessário incorporar modificadores reológicos. Assim, baseado em um trabalho prévio do grupo, optou-se pelo desenvolvimento de um compósito à base de hidrogel de rede dupla (PNIPAm/alginato), mais celulose nanocristalina (CNC). Durante o processo de impressão dos géis precursores, espera-se que a CNC seja orientada por meio da extrusão, possibilitando a criação de materiais anisotrópicos com capacidade de mudança de forma (4D) em resposta a alterações térmicas. De fato, a partir da otimização da composição e dos parâmetros de impressão, foi possível desenvolver estruturas biocompatíveis e com resposta 4D, que podem alterar seu formato em poucos segundos. Correlações dessas características com o alinhamento da CNC foram investigadas por meio de microscopia óptica (OM) e de força atômica (AFM), sendo observadas regiões com alinhamento. Entretanto, cabe apontar que os compósitos impressos apresentaram propriedades mecânicas reduzidas, fragmentando-se durante a remoção dos moldes e/ou transporte para outras plataformas. Objetivando aumentar a resistência mecânica dos filamentos impressos e o aprimoramento da termoresponsividade do PNIPAm, propõe-se a utilização de nanofolhas de nitreto de boro funcionalizadas (f-BNNS). Essas nanopartículas apresentam elevada condutividade térmica e grupos funcionais capazes de interagir com os polímeros via ligações de hidrogênio. Assim, foram analisadas quatro formulações com concentrações de 0%, 0,05%, 0,1% e 0,2% (m/m em relação ao PNIPAm) de f-BNNS. A priori, observa-se que incorporação das f-BNNS afeta positivamente a fidelidade de forma do gel precursor extrudado.