Navegando por Autor "Marques, Francisco das Chagas"

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    Avaliação da heteroestrutura, morfologia e aderência de filmes finos de TiO2 depositados sobre aços inoxidáveis 304 e 316L via deposição por camadas atômicas (ALD) visando aplicações biomédica
    (2023-03-09) Vieira, Lúcia; Oliveira, Virgínia Klausner de; Marques, Francisco das Chagas; Machado, João Paulo Barros; Marques, Vagner Eduardo Caetano; São José dos Campos
    O aço inoxidável é comumente encontrado dentro do ambiente hospitalar em dispositivos médicos, como pinças, bisturis e implantes (tipo 316L); em superfícies de movelaria e equipamentos e em tubulações de transporte de água e efluentes (tipo 304). O aço inoxidável é bastante empregado por ser considerado um material que apresenta elevada resistência mecânica, alta resistência à corrosão, baixo custo e é facilmente esterilizável. Entretanto, é cada vez mais comum a existência de bactérias e fungos cada vez mais resistentes nesse ambiente, tornando o ambiente hospitalar mais propenso a transmissão de infecções provocadas por essas cepas de bactérias. Atualmente, o filme fino de dióxido de titânio (TiO2) tem sido estudado como um revestimento protetor para mitigar Staphylococcus aureus, Escherichia coli e outras cepas de bactérias em muitas superfícies de dispositivos hospitalares. O TiO2 apresenta ação antibacteriana devido às suas propriedades fotocatalíticas que produzem radicais oxidantes que destroem a parede celular de vírus e bactérias. Neste trabalho filmes finos de dióxido de titânio foram depositados em substratos de aço inoxidável 304 e 316L via deposição por camada atômica (ALD) a fim de desenvolver superfícies que contribuam no combate ao desenvolvimento de vírus e bactérias. Comparamos a microestrutura, morfologia, estrutura química e adesão e ação biológica dos filmes depositados sobre os diferentes substratos de aço inoxidável. O filme fino cobre ambos os substratos uniformemente com nanopartículas de TiO2 identificados por microscopia eletrônica de varredura, no aço 316L alguns aglomerados de nanopartículas estão presentes no filme. Para determinar a presença de grupos funcionais pertencentes aos componentes químicos do filme de TiO2 foram utilizadas as análises de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman e de difração de raios-x para identificar as fases cristalinas presentes no filme, que indicaram a presença de TiO2 nas fases anatase e rutilo. A aderência do filme ao substrato foi determinada e analisada pela técnica de Esclerometria, evidenciando boa aderência do filme ao substrato tanto sobre o aço 304 quanto sobre o aço 316L, e o filme sobre o aço 304 é mais duro que o filme sobre o aço 316L. Para determinar a atividade biológica foram utilizados testes de viabilidade bacteriana, que demonstraram a eficiência do filme como bactericida no aço 304, enquanto no aço 316L não foi identificada tal ação bactericida em contato com Staphylococcus aureus. Com base nos resultados obtidos o filme de TiO2 se mostrou muito promissor em ser utilizado para revestir superfícies de aço inoxidável presente nos ambientes hospitalares e em dispositivos médicos como forma de reduzir a contaminação por vírus e bactérias.
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    Crystalline structure, morphology, and adherence of thick TiO2 films grown on 304 and 316L stainless steels by atomic layer deposition
    (MDPI) Marques, Vagner Eduardo Caetano; Manfroi, Lucas Augusto; Vieira, Angela Aparecida; Pereira, André Luis de Jesús; Marques, Francisco das Chagas; Vieira, Lúcia
    Titanium dioxide (TiO2) thin films are widely used in transparent optoelectronic devices due to their excellent properties, as well as in photocatalysis, cosmetics, and many other biomedical applications. In this work, TiO2 thin films were deposited onto AISI 304 and AISI 316L stainless steel substrates by atomic layer deposition, followed by comparative evaluation of the mixture of anatase and rutile phase by X-ray diffraction, Raman maps, morphology by SEM-FEG-AFM, and adhesion of the films on the two substrates, aiming to evaluate the scratch resistance. Raman spectroscopy mapping and X-ray diffraction with Rietveld refinement showed that the films were composed of anatase and rutile phases, in different percentages. Scratch testing using a diamond tip on the TiO2 film was employed to evaluate the film adherence and to determine the friction coefficient, with the results showing satisfactory adherence of the films on both substrates.
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    Enhancing UV Radiation Resilience of DLC-Coated Stainless Steel with TiO2: A Dual-Layer Approach
    (MDPI) Macário, Paulo Fabrício; Silveira, Carolina Hahn da; Vieira, Angela Aparecida Moraes; Marcondes, André Ricardo; Marques, Francisco das Chagas; Fechine, Guilhermino José Macêdo; Vieira, Lucia
    This study presents an innovative dual-layer coating approach integrating titanium dioxide (TiO2) onto diamond-like carbon (DLC)-coated 316L stainless steel. The combination of PECVD- deposited DLC and ALD-deposited TiO2 aims to preserve the inherent tribological properties of DLC while mitigating UV-induced degradation. By leveraging the ability of TiO2 to absorb, reflect, and scatter UV light, this dual-layer strategy significantly enhances the durability of DLC coatings in radiation-prone environments. The effects of accelerated aging through UV exposure on DLC and DLC/TiO2 films were evaluated using an Accelerated Weathering Tester. Comprehensive analyses were conducted to assess the structural and mechanical properties before and after UV exposure, including Raman spectroscopy, profilometry, SEM, EDS, nanoindentation, and tribometry. The results demonstrate that the TiO2 layer effectively mitigates UV-induced damage, preserving the DLC film’s integrity and tribological performance even after 408 h of UV aging. Specifically, the DLC/TiO2 coatings maintained lower roughness, higher hardness, and better adhesion than DLC- only coatings under identical conditions. This research significantly advances protective coating technology by enhancing the durability and performance of DLC films, particularly in aerospace and other demanding industries where exposure to UV radiation is a critical concern.
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    In-situ transmission electron microscopy (TEM) investigation of the reduction process in graphene oxide
    (Springer Nature Link) Silva, Douglas Soares da; Viana, Gustavo Alexandre; Silva Filho, José Maria Clemente da; Kretly, Luiz Carlos; Chaves Neto, Antônio Maia de Jesus; Vieira, Lúcia; Barros, Tárcio André dos Santos; Marques, Francisco das Chagas
    The reduction processes of graphene oxide (GO) aim to remove functional groups such as H2O, CO, and CO2 to promote the properties of GO towards those of pure graphene. We adopted the thermal reduction process from room temperature to 320 °C. The transmission electron microscopy (TEM) technique was used to probe the effect of reduction mechanisms. It was observed that the plasmon peaks, referring to sp2 carbon bonds in crystalline structures, are more evident in the reduced graphene oxide (rGO) than GO. The fine structure at the K edge of carbon shows differences in shape linked to the density of states above the Fermi level. Electron energy loss spectroscopy (EELS) analyses revealed an increase in the fraction of sp3 bonds in the reduced sample, consistent with the reduction of functional radicals in the GO structure.
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    Produção e caracterização de filmes finos de TiO2, via técnica de deposição por camada atômica, visando a aplicações biomédicas
    (2021-09-30) Vieira, Lúcia; Silva, Newton Soares da; Ramirez Ramos, Marco Antonio; Marques, Francisco das Chagas; Sales, Rita de Cássia Mendonça; Manfroi, Lucas Augusto; São José dos Campos
    Com a existência recorrente de bactérias mais resistentes dentro de ambientes hospitalares, associada à imunidade reduzida dos pacientes que os torna mais propensos as infecções. Este trabalho teve como objetivo desenvolver a deposição de filmes finos de dióxido de titânio (TiO2) por meio da técnica de deposição por camada atômica (ALD) sobre a superfície de materiais amplamente utilizados em ambiente hospitalar, como o alumínio, o policloreto de vinila (PVC) e o poliuretano (PU). Para determinar a estrutura química do filme foram utilizadas as análises de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), com espectroscopia Raman e Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), que indicaram a distribuição uniforme do filme de TiO2 na fase anatase. Para analisar a morfologia foram utilizadas a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), a Microscopia de Força Atômica (AFM) e a perfilometria, que apresentaram uma morfologia granular e em placas. A espessura do filme foi determinada por perfilometria de contato utilizando um degrau entre o filme e o substrato e a fotomicrografia de um corte perpendicular ao filme. A aderência foi determinada pelo teste de fita e analisada pela técnica MEV-FEG e mapa de EDS, demonstrando uma boa aderência do filme. Para determinar a atividade biológica foram utilizados testes de viabilidade bacteriana e viabilidade celular, que demonstrou a eficiência do filme como bactericida sem apresentar toxicidade as células. Com base nos resultados obtidos o filme de TiO2 se mostrou muito promissor em ser utilizado para revestir dispositivos médicos e superfícies hospitalares como forma de reduzir a contaminação.
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    Sputtering of micro-carbon-silver film (μC-Ag) for endotracheal tubes to mitigate respiratory infections
    (IOP science) Silva, Michely Glenda Pereira da; Manfroi, Lucas Augusto; Lobo, Larissa Zamboni; Vieira, Angela Aparecida; Macário, Paulo Fabrício; Fukumasu, Newton Kiyoshi; Silva, Newton Soares da; Tschiptschin, André Paulo; Marques, Francisco das Chagas; Vieira, Lucia
    Polyurethane (PU) substrates are biocompatible materials widely used to manufacture endotracheal tubes. However, in common with other biomedical materials, they are liable to the formation of microbial films. The occurrence of pneumonia in intubated patients treated at intensive care units often takes the form of ventilator-associated pneumonia (VAP). The issue relates to the translocation of pathogenic microorganisms that colonize the oropharyngeal mucosa, dental plaque, stomach, and sinuses. New protective materials can provide a more effective therapeutic approach to mitigating bacterial films. This work concerns microcrystalline carbon film containing dispersed silver nanoparticles (μC-Ag) deposited on PU substrates using a physical vapor deposition sputtering process. For the first time, carbon paper was used to produce a carbon target with holes exposing a silver disk positioned under the carbon paper, forming a single target for use in the sputtering system. The silver nanoparticles were well distributed in the carbon film. The adherence characteristics of the μC-Ag film were evaluated using a tape test technique, and electron dispersive x-ray mapping was performed to analyze the residual particles after the tape test. The microbicidal effect of the thin film was also investigated using species S. aureus, a pathogenic microorganism responsible for most infections of the lower respiratory tract involving VAP and ventilator-associated tracheobronchitis (VAT). The results demonstrated that μC-Ag films on PU substrates are promising materials for mitigating pathogenic microorganisms on endotracheal tubes.