Eletrofiação In Situ de Malhas Fibrosas Baseadas em Iodo para Curativos Antibacterianos Avançados

Resumo

Demonstramos a primeira eletrofiação in situ portátil de soluções de polivinilpirrolidona (PVP) e polivinilbutiral (PVB) carregadas com iodo, produzindo malhas fibrosas que combinam alta porosidade, excelente permeabilidade a gases e potente atividade antibacteriana. Microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirma fibras lisas e uniformes cujos diâmetros diminuem com maior teor de iodo. Espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) verificam presença de iodo sem alterar química do polímero. Malhas resultantes exibem ângulos de contato baixos (<20°) e permeabilidade ao ar até 324 mm s⁻¹, superando curativos convencionais. Testes antibacterianos contra E. coli e S. aureus mostram zonas claras de inibição, com maior atividade em PVP dopado com 5% iodo. Importante, o dispositivo portátil permite aplicação direta sobre leitos de feridas irregulares, oferecendo solução de curativo flexível e amigável ao paciente.

Introdução

Membranas nanofibrosas eletrofiadas são padrão-ouro para cuidado de feridas porque sua arquitetura nanométrica imita matriz extracelular, promovendo hemostasia, troca gasosa e cicatrização sem cicatrizes. PVP e PVB são valorizados por biocompatibilidade, solubilidade e baixa toxicidade, tornando-os substratos ideais para curativos. Iodo, e seu complexo com PVP (PVPI), é usado há muito como antisséptico de amplo espectro. Curativos baseados em PVPI tradicionais, porém, requerem malhas pré-fabricadas que podem precisar ser aparadas ou reaplicadas, potencialmente causando trauma adicional. Eletrofiação in situ elimina esta etapa depositando o curativo diretamente sobre a ferida.

Materiais e Métodos

• Polímeros: PVP (250 kDa, 13% p/p em etanol) e PVB (100 kDa, 10% p/p em álcool etílico).
• Carga de Iodo: 1%, 2% e 5% (p/p) iodo ou PVPI dissolvidos nas soluções poliméricas. Soluções agitadas por ≥24 h antes do uso.
• Dispositivo: Unidade de eletrofiação portátil (HHE‑1) operando a 10 kV fixo, diâmetro de bico 0,1 mm, distância do coletor 8 cm.
• Caracterização: MEV (Phenom ProX, 10 kV) após metalização com ouro; EDS para mapeamento elementar; FTIR (Thermo Nicolet iN10); ângulo de contato via 2 µL fluido corporal simulado (SBF); permeabilidade ao ar (Textest FX3300, 200 Pa); tamanho de poro (PSM 165); zonas de inibição antibacteriana contra E. coli (ATCC 10536) e S. aureus (ATCC 25923).

Resultados e Discussão

Morfologia das Fibras

Imagens MEV revelam fibras lisas, sem defeitos. Fibras de PVP dopadas apenas com iodo mostram redução progressiva no diâmetro médio de 1,2 µm (0%) para 0,6 µm (5%), atribuída a aumento da condutividade da solução. Em contraste, fibras de PVP dopadas com PVPI e PVB exibem leve aumento de diâmetro com maior PVPI devido a viscosidade elevada.

Confirmação Elementar e Espectroscópica

Espectros EDS para amostras 5% iodo/PVPI mostram picos distintos de iodo junto a sinais dominantes de C e O, confirmando incorporação bem-sucedida. Espectros FTIR exibem bandas características de PVP/PVB (ex.: estiramento C=O ~1720 cm⁻¹) com deslocamentos negligenciáveis, indicando que iodo ou PVPI não desestabilizam a cadeia polimérica.

Molhabilidade

Todas as malas são altamente hidrofílicas; ângulos de contato caem abaixo de 20° com aumento de iodo/PVPI. Malhas de PVB, tipicamente hidrofóbicas, tornam-se quase totalmente molháveis quando PVPI excede 2%, devido ao complexo de iodo hidrofílico.

Permeabilidade ao Ar e Estrutura de Poros

Permeabilidade ao ar sobe de 59,9 mm s⁻¹ (PVP puro) para 324,3 mm s⁻¹ (5% iodo-PVP). Amostras dopadas com PVPI mantêm valores acima de 200 mm s⁻¹. Tamanhos de poros variam de 1,9 µm a 9,1 µm, compatíveis com dimensões de células da pele e suportando troca gasosa ótima. Comparado a curativos comerciais, malhas eletrofiadas exibem permeabilidade 2–4× superior.

Atividade Antibacteriana

Zonas claras de inibição aparecem apenas em malhas dopadas com iodo/PVPI. Amostra 5% iodo-PVP mostra maiores zonas (~25 mm) contra ambos E. coli e S. aureus, superando PVP/PVPI e PVB/PVPI dopados. Tendência ressalta eficácia antibacteriana dependente de dose das espécies de iodo incorporadas.

Aplicação In Situ

Usando HHE‑1, malhas podem ser depositadas diretamente sobre ferida modelo em mão, formando filme fino conformado que adere via atração eletrostática. Malha permanece flexível, pode ser removida suavemente e reaplicada sem equipamento adicional.

Conclusões

Plataforma portátil de eletrofiação in situ produz malhas de PVP/PVB carregadas com iodo que combinam fidelidade estrutural, respirabilidade superior e ação antibacteriana robusta. Abordagem elimina necessidade de curativos pré-fabricados e oferece solução personalizável, minimamente invasiva para cuidado de feridas.