Hidrogéis condutivos nanoestruturados para a liberação tunável de fármacos

dc.contributor.advisor-co1Cristovan, Fernando Henrique
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5410652307562354
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9438-8226
dc.contributor.advisor1Silva, Caio Marcio Paranhos da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7793686262868668
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2261-0585
dc.contributor.authorLopes, Rayssa de Souza
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5520114926013670
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0008-2866-0998
dc.contributor.refereeSitta, Elton Fabiano
dc.contributor.refereeSala, Renata Lang
dc.contributor.refereeKomatsu, Daniel
dc.contributor.refereeNeto, Francisco Nunes de Souza
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4326476348284298
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6166389335515623
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2620060426867863
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9814643622665592
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-3181-0076
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-5446-5346
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2441-8650
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-8899-4390
dc.date.accessioned2026-04-23T17:33:45Z
dc.date.issued2026-02-25
dc.description.abstractPoly(vinyl alcohol) (PVA)-based hydrogels have been widely investigated for biomedical applications, particularly in controlled drug delivery systems, due to their high swelling capacity, biocompatibility, and ease of structural modification. In this context, the incorporation of conducting polymers and dopant agents emerges as a promising strategy for the development of multifunctional materials with tunable properties, capable of integrating mass transport and electrical response. The present work aimed to develop and characterize conductive hydrogels based on PVA incorporated with polypyrrole (PPy) and poly(o-ethoxyaniline) (POEA), in the presence of the dopant dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA), evaluating the effect of ibuprofen and diclofenac sodium incorporation on the structural, thermal, morphological, and electrical properties of the systems. The hydrogels were prepared by physical crosslinking and characterized by differential scanning calorimetry (DSC), swelling tests in distilled water, scanning electron microscopy (SEM), density determination by flotation with subsequent calculation of network parameters using the Flory–Rehner model, and electrochemical impedance spectroscopy. The morphology of the materials was analyzed both qualitatively and quantitatively through pore size distribution, fitted using a log-normal function when applicable. The DSC results indicated that the incorporation of conducting polymers, dopant, and drugs promotes changes in the thermal transitions of PVA, reflecting modifications in structural organization and chain mobility. Swelling tests showed high water absorption capacity for all systems (≈135–180%), modulated by composition, with increased swelling in doped systems and variations associated with drug incorporation. SEM analysis revealed an interconnected porous structure for pure PVA and significant morphological changes in the presence of PPy, POEA, and DBSA, including a reduction in average pore size in drug-loaded systems. In ibuprofen-containing samples, loss of surface definition was observed, attributed to possible drug precipitation, surface coating, or interaction with the polymer matrix, which hindered pore quantification. Network parameters indicated variations in crosslink density and mesh size, corroborating swelling and morphological results. Impedance analysis demonstrated semiconducting behavior and confirmed the formation of conductive pathways within the polymer matrix, especially in doped systems. Overall, the results demonstrate that the combination of PVA with conducting polymers, dopant, and drugs enables modulation of structural, morphological, and electrical properties, resulting in multifunctional hydrogels with potential applications in controlled drug delivery systems and biomedical devices.eng
dc.description.resumoHidrogéis à base de poli(álcool vinílico) (PVA) têm sido amplamente investigados para aplicações biomédicas, especialmente em sistemas de liberação controlada de fármacos, devido à sua elevada capacidade de intumescimento, biocompatibilidade e facilidade de modificação estrutural. Nesse contexto, a incorporação de polímeros condutores e agentes dopantes surge como uma estratégia promissora para o desenvolvimento de materiais multifuncionais com propriedades ajustáveis, capazes de integrar transporte de massa e resposta elétrica. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar hidrogéis condutores à base de PVA incorporados com poli(pirrol) (PPy) e poli(o-etoxianilina) (POEA), na presença do dopante ácido dodecilbenzenossulfônico (DBSA), avaliando o efeito da incorporação de ibuprofeno e diclofenaco de sódio sobre as propriedades estruturais, térmicas, morfológicas e elétricas dos sistemas. Os hidrogéis foram preparados por reticulação física e caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), ensaios de intumescimento em água destilada, microscopia eletrônica de varredura (MEV), determinação de densidade por flotação com posterior cálculo de parâmetros de rede via modelo de Flory-Rehner, e espectroscopia de impedância eletroquímica. A morfologia dos materiais foi analisada qualitativa e quantitativamente, por meio da distribuição de diâmetro de poros com ajuste log-normal, quando aplicável. Os resultados de DSC indicaram que a incorporação dos polímeros condutores, do dopante e dos fármacos promove alterações nas transições térmicas do PVA, refletindo mudanças na organização estrutural e na mobilidade das cadeias. Os ensaios de intumescimento evidenciaram elevada capacidade de absorção de água para todos os sistemas (≈135–180%), sendo modulada pela composição, com aumento em sistemas dopados e variações associadas à presença dos fármacos. A análise morfológica por MEV revelou estrutura porosa interconectada para o PVA puro e modificações significativas na presença de PPy, POEA e DBSA, com redução do tamanho médio de poros nos sistemas contendo fármacos. Nos sistemas com ibuprofeno, observou-se perda de definição superficial, atribuída à possível precipitação, recobrimento da matriz ou interação com o polímero, dificultando a quantificação dos poros. Os parâmetros de rede indicaram variações na densidade de reticulação e no tamanho de malha, corroborando os resultados de intumescimento e morfologia. As análises de impedância demonstraram comportamento semicondutor e evidenciaram a formação de caminhos condutores na matriz, especialmente nos sistemas dopados. De forma geral, os resultados demonstram que a combinação de PVA com polímeros condutores, dopante e fármacos permite modular as propriedades estruturais, morfológicas e elétricas dos hidrogéis, resultando em materiais com potencial para aplicação em sistemas de liberação controlada e dispositivos biomédicos multifuncionais.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 88887.661303/2022-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES)
dc.identifier.citationLOPES, Rayssa de Souza. Hidrogéis condutivos nanoestruturados para a liberação tunável de fármacos. 2026. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23972.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23972
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectHidrogéis
dc.subjectPolímeros condutores
dc.subjectLiberação controlada
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.ods3. Saúde e Bem-Estar
dc.titleHidrogéis condutivos nanoestruturados para a liberação tunável de fármacos
dc.title.alternativeNanostructured conductive hydrogels for tunable drug releaseeng
dc.typeTese

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese_RSL_Final_.pdf
Tamanho:
6.68 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format