Síntese e aplicação de nanotubos de carbono em biotecnologia

A possibilidade de reconstituicao dos tecidos osseos nos incentivou a buscar novos materiais para a formacao de um composito que fosse biocompativel, biofuncional e que possuissem as principais caracteristicas fisicas de um arcabouco de crescimento de tecidos. Por exemplo, a mistura de nanotubos de carbono com outros materiais como polimeros podem gerar compositos inteligentes com novas propriedades eletricas e mecânicas. Apesar do uso de polimeros apesar ter aumentado enormemente nas ultimas decadas, este ainda tem seu uso muito limitado na area biomedica devido a sua baixa biocompatibilidade. Uma alternativa viavel para substituicao destes polimeros e o colageno, que e uma biomolecula que se estrutura em forma de uma matriz altamente porosa. Baseados nesta caracteristica e nas possiveis variacoes estruturais que podem ser causadas pelos NTC ao se incorporar nesta matriz comecamos a desenvolver esse trabalho que envolve aspectos de pesquisa e desenvolvimento na area de biotecnologia. Alem disso, o estudo de compositos de colageno e nanotubos de carbono, de modo a construir nanoestruturas que possam substituir estruturas biologicas, permitindo sua regeneracao, restauracao e manutencao da sua funcao. Nesta dissertacao iremos trabalhar com dois sistemas nanometricos de grande importância: o colageno, que e uma sequencia de moleculas de aminoacidos; e o NTC, que e um conjunto de atomos de carbono ordenados nanoscopicamente em forma de tubos, visando modificar, melhorar e criar novas aplicacoes nas areas de reconstrucao de tecido e biointegracao. O objetivo principal deste estudo e a construcao de estruturas que possam ser colocadas em substituicao a perdas de tecido, de modo a prover suporte para o meio extracelular, bem como permitir que celulas hospedeiras recriem um novo tecido natural. Para que este objetivo fosse alcancado foi necessaria uma grande quantidade de NTC e consequentemente, o desenvolvimento do crescimento destas estruturas em larga escala. Como primeiro passo de desenvolvimento deste trabalho a realizacao de sintese em larga escala de NTC via deposicao quimica na fase vapor (CVD) pela pirolise do gas hidrocarboneto sobre suportes cerâmicos. Na segunda parte de deste projeto, realizei o estudo da incorporacao de NTC em matrizes biodegradaveis (colageno) para promover a formacao do biocomposito colageno: NTC. O biocomposito, como previsto, sofreu alteracoes em sua resistencia mecânica tornando-se muito superior a matriz de colageno puro, o que torna viavel a utilizacao dos mesmos para reparos de imperfeicoes osseas. Isto foi possivel por causa das caracteristicas morfologicas superiores e baixa toxicidade que possibilitaram uma reacao tecidual favoravel, uma maior estabilidade quimica dos componentes, e um maior estimulo a atividade celular na formacao da matriz ossea, nao havendo reacoes de hipersensibilidade promovendo a osteointegracao este material.