Progettazione, sviluppo e verifica di materiali biocompositi derivati ​​dalla CO2 per applicazioni di pelle artificiale e guarigione delle ferite

Abstract

Il presente studio si occupa della progettazione, dello sviluppo e della caratterizzazione di nuovi biocompositi formati da poli(propilene) carbonato (PPC) derivato dalla CO2 e da cellulosa di origine vegetale, i quali saranno potenzialmente utilizzati per applicazioni di pelle artificiale e guarigione delle ferite. La curcumina, una sostanza antiossidante, è stata poi incorporata nei biocompositi offrendo un rilascio prolungato ed efficaci caratteristiche antiossidanti. Grazie al suo protocollo semplice e a basso costo, è stata utilizzata la tecnica della colata di solvente per creare dei film sottili. Sia i biocompositi creati solamente con PPC e cellulosa, sia quelli realizzati con l'aggiunta della sostanza antiossidante sono stati accuratamente caratterizzati da un punto di vista morfologico (SEM), chimico (FT-IR), ottico (spettroscopia UV-Vis), di rilascio, di capacità antiossidante e di biocompatibilità. Inoltre, sono stati eseguiti studi di swelling e biodegradazione, test di permeabilità al vapore acqueo e di assorbimento d'acqua per acquisire una caratterizzazione completa dei biomateriali. Infine, in questo studio è stato discusso un confronto tra le proprietà di diversi tipi di film. Attraverso una strategia rapida e avanzata, la compatibilità di poli(propilene) carbonato (PPC) e cellulosa in soluzione di acido formico è aumentata, pertanto le prestazioni di questi biocompositi sono risultate superiori a quelle prodotte con sola polvere di cellulosa. A seguito dell'incorporazione della curcumina, i biocompositi attivi PPC/Cellulosa/Curcumina ottenuti hanno mostrato prestazioni migliori rispetto a quelli incontaminati, principalmente in termini di capacità antiossidante, stabilità termica e permeabilità al vapore acqueo. Quindi, la funzionalizzazione dei film con curcumina ha portato a biocompositi innovativi e attivi che possono essere utilizzati per diverse applicazioni come quella di pelle artificiale o guarigione delle ferite.

The present study deals with the development and characterization of novel biocomposites composed of CO2-derived poly(propylene) carbonate and plant-based cellulose that will be potentially used in artificial skin and wound healing applications. Curcumin, an antioxidant substance, was then incorporated into the biocomposites offering sustained release and effective antioxidant features. Due to its simple protocol and low-cost, solvent casting technique was used to create thin films. Both pristine and active biocomposite films were thoroughly characterized by morphological (SEM), chemical (FT-IR), optical (UV-Vis spectroscopy), release and antioxidant profiles of active compounds, and biocompatibility properties. Also, swelling and biodegradation studies, water vapor permeability and water absorption tests were performed to acquire a complete characterization of the biomaterials. In addition, a comparison between the properties of different types of films was discussed in this research study. Through advanced and rapid strategy, the compatibility of poly(propylene) carbonate and cellulose in formic acid solution increased, therefore the performances of these biocomposites resulted higher than the ones produced with only cellulose powder. With the incorporation of curcumin, the obtained active PPC/Cellulose/Curcumin biocomposites showed enhanced performances in comparison to the pristine ones mostly in terms of antioxidant capacity, thermal stability, and water vapor permeability rates. Hence, functionalization of the biocomposite films with curcumin resulted in the innovative and active biocomposites which can be used for different applications such as wound healing and artificial skins.