Investigation of the bioactivity and thermo-mechanical properties of vegetable resins and its processability in additive manufacturing (3D)

With the development of three-dimensional (3D) printing technologies for rapid prototyping, new materials are constantly being researched, but not all of them have the necessary characteristics to be used for this purpose. The cost of the commonly used materials and their limitations of application and reuse are aspects that must be taken into account, and involve the search for low cost materials with adequate thermo-mechanical characteristics as well as manufacturing, recycling, biodegradability and that come from sources renewable sources. Empirically, the history of pharmacy and medicine is known to use medicinal plants due to its bioactive properties, recently the scientific evidence of the use of the substances resulting from its secondary metabolism justifies this statement. Withing this context, the general objective of this thesis was to evaluate the bioactivity of the plant resins of Stirax benzoin, Commiphora myrrha and Boswellia papyrifera against the microorganisms Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, and Candida albicans through diffusion methodology In agar, and also verify its possibility of application as 3D printing materials through the evaluation of its thermal and physical-mechanical properties. The filaments were made by Hot Melt Extrusion (HME) and later printed by Fused Deposition Modeling (FDM). The obtained materials were characterized by visible ultraviolet (UV-vis), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X rays diffraction (DRX) and differential scanning calorimetry) in addition mechanical resistance to traction and compression tests were also performed. As a result, the materials inhibited the growth of the pathogens organisms under study, as well as exhibited suitable characteristics of extrusion and 3D printing using the technique Fused Deposition Modeling.CapesCom o desenvolvimento das tecnologias de impressão tridimensionais (3D) para prototipagem rápida, novos materiais estão sendo constantemente pesquisados, porém, nem todos possuem as características necessárias para serem utilizados para esta finalidade. O custo dos materiais comumente utilizados e suas limitações de aplicação e reutilização são aspectos que devem ser levados em conta, e envolvem a busca por materiais de baixo custo, com adequadas características termomecânicas como também de manufatura, reciclagem, biodegradabilidade e que sejam provenientes de fontes renováveis. Empiricamente, a história da farmácia e da medicina é conhecida por utilizar plantas medicinais devido a suas propriedades bioativas, recentemente a comprovação científica da utilização das substâncias resultantes de seu metabolismo secundário justifica esta afirmação. Dentro deste contexto, o objetivo geral desta tese foi avaliar a bioatividade das resinas vegetais de Stirax benzoin, Commiphora myrrha e Boswellia papyrifera contra os micro-organismos Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, e Candida albicans através da metodologia de difusão em ágar, e também verificar sua possibilidade de aplicações como materiais de impressão 3D através da avaliação de suas propriedades térmicas e físico-mecânicas. Os filamentos foram confeccionados via Hot Melt Extrusion (HME) sendo posteriormente impressos via Fused Deposition Modeling (FDM). Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia no ultravioleta visível (UV-vis), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração por raios X (DRX) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), adicionalmente testes de resistência mecânica à tração e à compressão também foram realizados. Como resultado os materiais inibiram o crescimento dos organismos patógenos em estudo como também apresentaram características adequadas de extrusão e impressão 3D utilizando a técnica de modelagem por deposição fundida