PROJETOS EM ANDAMENTO

Starch modification by green methods for elaboration via 3D printing of bone scaffolds activated by the presence of hydroxyapatite nanoparticles replaced by Sr2+ (2021, em andamento)

Descrição: Recent efforts in the field of Tissue Engineering to develop resorbable bone scaffolds that mimic the structure and function of natural bone have been reported. A good bone substitute material has to reach minimum requirements such as mechanical properties similar to the target tissue, in addition to stimulate biochemical reactions fundamentals to osteointegration and osteoconduction. In this sense, composites composed of organic matrices and biominerals that are capable of mimicking bones can reach these requirements. Starch is an interesting alternative for the production of biomaterials. In addition, starch was already used for 3D printing. However, native starches have processing difficulties, high swelling, highly hydrophilic character, low mechanical resistance and instability for long-term application. In order to overcome these obstacles, methods of modifying starch have been useful for improving its functionality. As an example, starches modified by ozonation and dry heating have shown improved printability. The production via 3D printing of bone scaffolds using this modified starch is innovative and should combine its already known biocompatibility and mechanical properties with the bioactivity of biominerals. Thus, the aim of this project is to modify starches by green methods (ozonation, dry heating and moist heating) and then to evaluate their application as bone scaffolds. It will be evaluated the formulations based on modified starch, in which hydroxyapatite nanoparticles will be replaced by strontium, since the presence of this cation has been associated with the process regulation of bone formation and resorption. The production of bone scaffolds via 3D printing by extrusion can lead to materials with improved properties and also customized structure, thus, a unique. The mechanical properties of scaffolds will be evaluated simultaneously with their surface properties, combined with osteoblast and osteoclast cultivation. The cultivation of osteogenic cells on the 3D matrix, very likely, will assist to predict their tissue regenerative properties in vivo. Finally, this project will correlate aspects such as different formulations and innovative processing (3D printing) to obtain bone scaffolds with bioactive properties. This project can expand the application of starch, in particular as personalized biomaterials with unique properties, adding value to the starch chain and mainly a noble use (human health).

Integrantes: Bianca Chieregato Maniglia (pesquisadora responsável) e Ana Paula Ramos (pesquisadora associada) Financiador: FAPESP Grant number: 20/08727-0

Laser 3D printing of natural macromolecules by nonlinear photochemistry (2014, em andamento)

Descrição: Advances in two-photon induced photochemistry (2PP) have led to recent commercial 3D micro-printing workstations for a wide range of applications such as photonics, biology, micro-electronics, medicine and MEMs. The technological and scientific importance of 3D printing can be justified by Obama’s speech on state of the union in February 13, 2013 that 3D printing has the potential to revolutionize the way we make almost everything. It means that 3D printing will permit to fabricate more customized products, with complex 3D structures, and material compositions at lower costs and production times. Thus, it is already worldwide recognized as strategic for the competitive renewal of manufacturing industry. This project is part of an international collaborative research to develop 2PP as a high-speed laser 3D printing technology of materials as diverse as polymers, ceramics, metals, and semi-conductors, and biomaterials. At USP Sao Carlos it will concentrate on the nonlinear photochemistry of natural macromolecules to develop the basis of a new step of 3D printing with nature friendly materials and processes.

Integrantes: Carla Cristina Schmitt Cavalheiro (Coordenador); Agnieszka Joanna Pawlicka Maule; Patrice Baldeck; Cleber Mendonça; Joyce Laura da Silva Gonçalves.
Financiador: CNPq

Propriedades refletivas dos dispositivos eletrocrômicos com eletrólitos poliméricos (2015, em andamento)

Descrição: O presente projeto propõe o estudo das propriedades refletivas dos dispositivos eletrocrômicos contendo macromoléculas naturais e/ou sintéticas como eletrólitos poliméricos. A montagem das janelas será feita através da junção das camadas eletrocrômicas com as camadas de contra eletrodo constituídas de CeO2-TiO2, tendo o eletrólito na forma de membranas condutoras iônicas a base de macromoléculas naturais, tais como, agar, pectina, gelatina e DNA ou sintéticas, desenvolvidas em nossos laboratórios. A análise e caracterização das janelas eletrocrômicas serão efetuadas através das medidas eletroquímicas e espectroscópicas verificando o índice de contraste entre estado colorido e transparente, valores de cargas inseridas/extraídas, janela de potencial de funcionamento, assim como, o número de ciclos e tempo de coloração/descoloração e tempo de memória do dispositivo em circuito aberto. Além disso, propõe se o estudo dos parâmetros LAB, do sistema CIELAB 1976 através das medidas de reflectância em janelas com diferentes composições visando correlacionar a sua composição com os parâmetros obtidos. No sentido de desenvolvimento de possíveis aplicações práticas também será investigada a possibilidade de obtenção de dispositivos flexíveis usando PET/ITO e refletivos usando aço inox. Também será testado o uso de eletrodos com cores complementares à camada eletrocrômica primária como, por exemplo, o WO3 junto com o poli(etileno dioxitiofeno) (PEDOT), para obter maiores índices de contraste. (AU).
Integrantes: Agnieszka Joanna Pawlicka Maule (Coordenadora); Carla Cristina Schmitt Cavalheiro.
Financiador: FAPESP.

Síntese fotosensibilizada de nanopartículas metálicas em matriz de hidrogéis de argila e copolímeros entrecruzados (2014, em andamento)

Descrição: Neste projeto bilateral visa-se interligar a cooperação científica e tecnológica entre grupos de Fotoquímica Instituto de Química da Universidade de São Carlos (IQSC/USP) e o Centro de Pesquisa e Transferência de Santiago del Estero (CITSE-CONICET) no Universidade Nacional de Santiago del Estero da Argentina na área de nanociência e nanotecnologia direcionadas a físico-química e fotoquímica aplicada. O objetivo comum do núcleo é promover e incentivar a formação conjunta de pósgraduação de RH nessas áreas, o uso sinérgico de materiais e recursos instrumentais e intercâmbios acadêmicos entre centros de investigação do Mercosul. Especificamente o projeto levanta a síntese fotoquímica in situ de nanopartículas metálicas em matriz de hidrogéis de argila e copolímeros entrecruzados, a fim de obter novos materiais nanoestruturados com potencial utilização na retenção e libertação controlada de NPS como imobilizador e transdutor meios enzimas em bioelectrodes, filmes com atividade antimicrobiana, etc.

Integrantes: Carla Cristina Schmitt Cavalheiro (Coordenador); Miguel G. Neumann; Valentina Rey; Faustino Eduardo Moran Vieyra;/ Claudio Dario Borsarelli.
Financiador: CNPq