Development of innovative anti-adhesive materials in diagnosis tools
| Autor: | Çaykara, Tugçe |
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| Přispěvatelé: | Silva, Carla Joana Santos Marinho, Rodrigues, L. R., Universidade do Minho |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2023 |
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| Popis: | Tese de doutoramento em Chemical and Biological Engineering Spread of infections is a growing concern in the healthcare sector, leading to high medical expenses, antibiotic resistance and even death. One recently explored alternative to reduce the spread of infections is by using anti-adhesive surfaces. Different strategies can be used to develop such antiadhesive surfaces, as for example manipulating the surface wettability. Polyethylene terephthalate (PET) is one of the most widely used polymers in the healthcare sector. Although it provides advantages including excellent chemical, physical and mechanical properties and biocompatibility, its anti-adhesive properties still need to be improved. In this thesis, PET surface was modified to improve its antiadhesive properties using three different approaches, namely (1) rendering the surface hydrophilic by chemically grafting a natural polysaccharide (gum Arabic); (2) rendering the surface hydrophilic by UV polymerization of acrylates (sodium acrylate and 3-sulfopropyl acrylate potassium salt); and (3) rendering the surface superhydrophobic by in situ growth of nanoparticles and low surface energy molecules. Determination of contact angle, AFM, FTIR, XPS and UV-VIS spectrophotometer analysis on treated surfaces clearly showed that the abovementioned modifications were successfully accomplished. The hydrophilic modified PET surfaces were found to be anti-adhesive, while the superhydrophobic one was contrarily promoting bacterial adhesion which was thought to be due to bacterial orientation on the ununiformly structured surface, when evaluated for their anti-adhesiveness against an Escherichia coli expressing YadA (Yersinia enterocolitica adhesin) herein used as a model adhesive microorganism. Finally, the performance of the modified materials was assessed regarding crystal formation using artificial urine. Although, the modified materials did not perform better than the unmodified PET regarding crystal formation, the gum Arabic modified PET and the acrylate modified PET could still be useful for intermittent catheterization due to their anti-adhesive properties, besides exhibiting a great potential also for other applications, such as diagnosis tools. A propagação de infeções é uma preocupação crescente no setor da saúde, pois acarreta elevados custos para o setor hospitalar, bem como potencia o aumento da resistência a antibióticos e pode mesmo levar à morte da pessoa infetada. Uma alternativa recentemente explorada para reduzir a propagação de infeções é o uso de superfícies anti-adesivas. Para desenvolver estas superfícies podem ser usadas diferentes estratégias, como por exemplo manipular a molhabilidade da superfície. O polietileno tereftalato (PET) é um dos polímeros mais utilizados no setor de saúde. Embora apresente vantagens como excelentes propriedades químicas, físicas, mecânicas e biocompatibilidade, as suas propriedades anti-adesivas ainda precisam ser melhoradas. Nesta tese, a superfície do PET foi modificada para melhorar as suas propriedades anti-adesivas, usando três abordagens diferentes, nomeadamente (1) tornando a superfície hidrofílica através do enxerto químico de um polissacarídeo natural (goma arábica); (2) tornando a superfície hidrofílica através da fotopolimerização de acrilatos (acrilato de sódio e sal de potássio de acrilato de 3-sulfopropilo); e (3) tornando a superfície superhidrofóbica pelo crescimento in situ de nanopartículas e moléculas de baixa energia superficial. As superfícies tratadas foram caracterizadas por ângulo de contato, AFM, FTIR, XPS e análise por espectrofotometria UV-VIS, evidenciando claramente que as modificações acima mencionadas foram realizadas com sucesso. As superfícies hidrofílicas do PET modificado demonstraram propriedades antiadesivas, contrariamente à superfície super-hidrofóbica, que promoveu a adesão bacteriana, pensandose ser devido à orientação das bactérias na superfície irregular do PET, quando foi efetuado o teste de adesividade usando uma Escherichia coli expressando YadA (adesina Yersinia enterocolitica), como um microrganismo adesivo modelo. Por fim, avaliou-se o desempenho dos materiais modificados quanto à formação de cristais, utilizando urina artificial. Embora os materiais modificados não tenham tido um desempenho significativamente melhor que o PET virgem quanto à formação de cristais, o PET modificado com goma arábica e o PET modificado com acrilatos pode ser extremamente útil para o cateterismo intermitente devido às suas propriedades anti-adesivas, para além de apresentar um enorme potencial para outras aplicações, como a utilização em kits de diagnóstico. This project has received funding from the European Union`s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under the Marie Sklodowska-Curie Grant Agreement No. 765042. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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