Criterion-reference Assessment

O estudo da tensão superficial (TS) em líquidos é fundamental para a análise da molhabilidade de materiais. Como referência para os ensaios, utilizou-se o método desenvolvido por Matthew G Cottingham em 2004, que demonstrou uma comparação qualitativa entre as medições de tensão superficial realizadas em surfactantes por métodos tradicionais e medições de absorbâncias em microplacas de 96 poços por meio do método E.L.I.S.A (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) em um leitor de microplacas. No estudo, os resultados obtidos por métodos tradicionais se relacionam estatisticamente por meio de regressão linear com as absorbâncias obtidas no equipamento. Este método nos permite colocar qualquer surfactante (TS baixa) num poço da microplaca do equipamento e obter rapidamente a informação se um líquido tem maior TS que o outro (Figura 4.6).

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Figura 4.7: Esquema de funcionamento do método de medição da TS por meio do equipamento

E.L.I.S.A. (a) capilar sem menisco para água no poço de Poliestireno, menisco convexo para surfactantes no poço (hidrofílico); (b) feixe de luz atravessa normalmente no capilar sem

menisco, já no capilar com menisco o feixe de luz sofre difração. Fonte: MATTHEW G COTTINGHAM, et al., 2004.

O método acima citado serviu como base para a elaboração do experimento, porém ao contrário do método anterior, o nosso interesse é caracterizar unicamente superfícies hidrofóbicas (menisco contrário ao surfactante – convexo). O experimento consiste na obtenção da TS com folhas das espécies Colocasia esculenta, Nelumbo nucifera e materiais sintéticos como: filmes de cera, papel alumínio, além de dois tipos de plásticos, PS (poliestireno) e PEBD (polietileno de baixa densidade), todos utilizados como revestimento dentro dos poços da microplaca.

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Dependo da hidrofobicidade do material de revestimento, o líquido apresenta diferentes curvaturas (menisco), sendo que, para filmes na interface hidrofílico/hidrofóbico a superfície da água se mantém plana (sem menisco), formando ângulos de 90º e para filmes hidrofóbicos e super-hidrofóbicos o menisco é côncavo, formando ângulos >90º (Figura 4.7).

Figura 4.8: Esquema de funcionamento do método criado neste trabalho de medição da TS por meio

do equipamento E.L.I.S.A (a) água no poço de Poliestireno sem distorção na máscara, água no poço com revestimento hidrofóbico com distorção na máscara; (b) feixe de luz atravessa normalmente no

capilar sem menisco, já no capilar com menisco o feixe de luz sofre difração para revestimentos hidrofóbicos. Fonte: Adaptado de MATTHEW G COTTINGHAM, et al., 2004.

O feixe de fibra ótica, com comprimento de onda (λ) predefinido, gerado pelo equipamento atravessa o líquido e interage com a superfície do mesmo, que por sua vez interage com o revestimento do poço. Quando o feixe atravessa o menisco côncavo (que funciona como uma

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lente) a luz tende a se espalhar, chegando com menor intensidade no sensor, consequentemente, maiores serão os valores da absorbância. Já no caso contrário, quando o feixe atravessa uma superfície plana, maior quantidade de luz chega ao sensor, que identifica menor absorbância do líquido.

Preparo de amostras

Folhas de plantas frescas foram colhidas, lavadas em água destilada e cortadas (200x5mm) com bisturi. Filmes de diferentes materiais foram cortados da mesma maneira. Com um paquímetro eletrônico de alta precisão (incerteza 1.1µ) foram medidas as espessuras de todos os materiais.

Montagem do experimento

Para todos os ensaios foi utilizada água destilada e deionizada pelo sistema Milli-Q da Millipore Corporation® e pipetas eletrônicas Eppendorf Research® (modelo fix) de volume fixo, previamente calibradas.

Em uma placa para cultura de células de 96 poços de marca TPP® com o fundo chato, todas as amostras foram cuidadosamente colocadas (Figura 3.7a). Tendo como referência o material da placa de poliestireno (PS), definiu-se o volume de 171µl que corresponde a uma altura de água no poço de h = ~5mm (caminho ótico), para que o nível da água ficasse no meio do poço, evitando assim efeitos da tensão superficial nas interfaces.

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Figura 4.9: Experimento de medição da tensão superficial (a) e (c) montagem de amostras na placa

(b) agulha hidrofóbica revestida de cera para medição da altura da água em cada poço.

O caminho óptico que a luz percorre, vai depender da quantidade de volume de água em cada poço. Para garantir que o caminho óptico h seja igual a 5mm, desenvolveu-se a seguinte técnica de medição: utilizando uma agulha revestida com cera (hidrofóbica) e marcada com uma caneta hidrográfica na altura de 5mm (Figura 3.7b), pipetou-se a quantidade de água suficiente para atingir a marca da agulha na região onde o menisco encontra com a parede do poço. Este processo garantiu que cada poço revestido tivesse a mesmas altura h na interface água/revestimento, independentemente da espessura do material de revestimento. E permitiu

(a) (b)

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definir a diferença de altura ∆h (menisco) dependendo da hidrofobicidade de cada material. (Figura 4.10). Os volumes utilizados estão apresentados na Tabela 4.1.

Figura 4.10: Altura do líquido h=5mm (caminho óptico) e altura do menisco ∆𝒉 que depende da

molhabilidade da superfície.

Tabela 4.1: Valores de volumes utilizados para cada um dos revestimento testados, sendo que para

maior hidrofobicidade menor o volume e vice versa.

Revestimento PS PEBD Papel Alumínio Cera de Carnaúba Colocasia esculenta Nelumbo nucifera

Volume 171ul 191ul 206ul 161ul 151ul 150ul

A placa com as amostras vegetais e revestimentos sintéticos foi colocada no leitor de microplacas BIO-RAD® 680. Realizou-se o ensaio E.L.I.S.A. a diferentes comprimentos de onda (λ) e após vários ensaios foi definido que o melhor comprimento de onda é 750nm , pois a valores menores, a absorbância é influenciada pela quantidade de volume de água definida no experimento. As medições foram feitas no modo de leitura kinetic protocol a uma temperatura de 23ºC e foram realizadas 30 leituras por cada poço, com um intervalo de seis segundos entre cada leitura.

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5 RESULTADOS E DISCUSSÃO