Biocompósitos fibrosos baseados em bioblendas de borracha natural e poliuretano à base de óleo de mamona reforçados com partículas vitrocerâmicas bioativas

Abstract

Este estudo apresenta o desenvolvimento de biocompósitos fibrosos sustentáveis baseados em borracha natural (BN) e poliuretano à base de óleo de mamona (PUR), reforçados com partículas de vidro bioativo 45S5-K (BL0), utilizando a técnica de solution blow spinning (SBS). Os materiais resultantes exibiram mantas fibrosas bem formadas com diâmetros que variam de 70 a 100 μm e uma evidente melhoria na resistência mecânica com a incorporação de BL0, atingindo uma resistência máxima à tração de (2,91 ± 0,57) MPa no biocompósito com 20% em peso de BL0. Análises termogravimétricas (TG/DTG) sob atmosfera de nitrogênio revelaram que, apesar de uma modesta redução na estabilidade térmica com o aumento do teor de BL0, todas as amostras permaneceram estáveis até 250 °C, o que é adequado para aplicações biomédicas. Os resultados de DMA indicaram que a adição de partículas de BL0 aumentou a rigidez dos biocompósitos, como evidenciado por valores mais altos do módulo de armazenamento e perfis viscoelásticos mais amplos. Ensaios biológicos confirmaram que todas as amostras de biocompósitos fibrosos de BN-PUR/BL0, com exceção daquela contendo 30% em peso de BL0, mantiveram a viabilidade celular acima de 70%, atendendo assim às normas ISO 10993-5:2009. Estes achados destacam o potencial dos biocompósitos fibrosos de BN-PUR/BL0 como scaffolds sustentáveis para medicina regenerativa, particularmente para aplicações em engenharia de tecidos.

This study presents the development of sustainable fibrous biocomposites based on natural rubber (NR) and castor oil-based polyurethane (PUR), reinforced with 45S5-K bioactive glass (BAG) particles, using the solution blow spinning (SBS) technique. The resulting materials exhibited well-formed fibrous mats with diameters ranging from 70 to 100 µm and an evident improvement in mechanical strength with the incorporation of BAG. The biocomposite achieved a maximum tensile strength of (2.91± 0.57) MPa with a 20 wt% BAG content.Ther mogravimetric analyses (TG/DTG) under a nitrogen atmosphere revealed that, despite a modest reduction in thermal stability as the BAG content increased, all samples remained stable up to 250 °C, which is suitable for biomedical applications. DMA results indicated that the addition of BAG particles increased the stiffness of the biocomposites, as evidenced by higher storage modulus values and broader viscoelastic profiles.Biological assays confirmed that all NR-PUR/BAG fibrous biocomposite samples, except for the one containing 30 wt% BAG, maintained cell viability above 70%, thus complying with ISO 10993-5:2009 standards. These findings highlight the potential of NR-PUR/BAG fibrous biocomposites as sustainable scaffolds for regenerative medicine, particularly for tissue engineering applications.