BR102019017415A2 - process of obtaining polymeric hydrogels cross-linked by ionizing radiation to clean surfaces of works of art - Google Patents
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Abstract
processo de obtenção de hidrogéis poliméricos reticulados por radiação ionizante para limpeza de superfícies de obras de arte. a presente invenção corresponde a um processo de sínteses de hidrogéis poliméricos sintéticos e biodegradáveis, para limpeza de acervos culturais, entre eles papeis delicados, materiais gráficos, pinturas, etc. nesse processo é utilizada radiação ionizante provinda do cobalto-60 ou de feixe de elétrons para reticulação dos polímeros e esterilização, simultaneamente. esse processo tem grande diferença em relação aos hidrogéis usados para limpeza de obras de artes descritos na literatura, pois estes são obtidos por reticulação química ou processos físicos de congelamento e descongelamento, possuindo aplicações restritas, curto prazo de validade, e custo inviável de exportação para o uso rotineiro no restauro de materiais celulósicos como papeis. perante a complexidade e variedades das composições de obra de arte, esta patente trata de aprimorar esses hidrogéis, visando aumentar a eficiência de limpeza sem danificar a integridade das obras.process of obtaining polymeric hydrogels cross-linked by ionizing radiation to clean surfaces of works of art. the present invention corresponds to a synthetic and biodegradable polymer hydrogel synthesis process for cleaning cultural collections, including delicate papers, graphic materials, paintings, etc. In this process, ionizing radiation from cobalt-60 or electron beam is used to simultaneously crosslink the polymers and sterilize. this process has a big difference in relation to the hydrogels used for cleaning works of art described in the literature, as these are obtained by chemical cross-linking or physical freezing and thawing processes, having restricted applications, short shelf life, and an unviable cost of export to the routine use in the restoration of cellulosic materials such as paper. in view of the complexity and variety of the work of art compositions, this patent seeks to improve these hydrogels, aiming to increase cleaning efficiency without damaging the integrity of the works.
Description
[001] A presente invenção pertence ao setor de nanotecnologia e radiação ionizante. Mais particularmente, se refere ao desenvolvimento de um novo produto feito de hidrogéis poliméricos reticulados por radiação ionizante de fonte cobalto-60 ou feixe de elétrons, para limpeza de obras de arte em acervos culturais, incluindo papeis delicados. A principal característica da presente invenção é desenvolver hidrogéis poliméricos à base de goma gelana e outros polímeros. Como exemplo, se utiliza a combinação goma gelana e Poli(N-2-vinil pirrolidona (PVP), sendo usado a mesma proporção 1/1 entre os componentes. A goma gelana forma gel em baixas concentrações e o PVP evita a degradação da goma gelana durante o processo de reticulação por radiação ionizante. O composto forma um hidrogel maleável, elástico, transparente e permite incorporação de biocidas como a prata (AgNP), zinco (Zn), cobre (Cu). Além disso, possibilita a incorporação dos complexantes (sequestrante), como EDTA, acetato de cálcio, entre outros. Perante a complexidade e variedades das composições de obra de arte, esses hidrogéis apresentam eficiência na limpeza sem danificar a integridade dos materiais constitutivos de variadas obras.[001] The present invention belongs to the sector of nanotechnology and ionizing radiation. More particularly, it refers to the development of a new product made of polymeric hydrogels cross-linked by ionizing radiation from a cobalt-60 source or electron beam, for cleaning works of art in cultural collections, including delicate papers. The main feature of the present invention is to develop polymer hydrogels based on gellan gum and other polymers. As an example, the combination of gellan gum and Poly (N-2-vinyl pyrrolidone (PVP) is used, with the same 1/1 ratio between the components being used. Gellan gum forms gel in low concentrations and PVP prevents the degradation of the gum gelanine during the crosslinking process by ionizing radiation.The compound forms a malleable, elastic, transparent hydrogel and allows the incorporation of biocides such as silver (AgNP), zinc (Zn), copper (Cu). (sequestrant), such as EDTA, calcium acetate, etc. In view of the complexity and variety of the work of art compositions, these hydrogels are efficient in cleaning without damaging the integrity of the constituent materials of various works.
[002] A utilização de polímeros sintéticos e naturais modificados tem estimulado a aplicação da nanotecnologia em sistemas poliméricos formados por novas estruturas [Peppas, 2006]. Existem várias técnicas para a modificação de polímeros, entre elas o processo físico por ciclos de congelamento e descongelamento, reticulação química (esterificação) e radiação ionizante gama ou de feixe de elétrons, a qual tem demonstrado grande eficiência nessas modificações no decorrer dos anos. Também tem sido reconhecida como uma ferramenta muito viável porque não há necessidade de adicionar aditivos para favorecer a reticulação, além, de promover esterilização simultânea [Jagur-Grodzinski, 2010]. Dentre o desenvolvimento da nanotecnologia polimérica, encontram-se os hidrogéis como atuadores: na liberação de fármacos e nanopartícula de prata para área da saúde [Ulansk, 2004; Rosiak, 2004; Vitaliy, 2007]; na agricultura, desempenhando a função de manter a umidade do solo [Abanto-Rodriguez, 2017]; e na área de patrimônio artístico, sendo ferramenta de liberação controlada de agente de limpeza no tratamento de superfícies delicadas em restauração de arte [Bonelli, 2013; Ferrari, 2017].[002] The use of modified synthetic and natural polymers has stimulated the application of nanotechnology in polymeric systems formed by new structures [Peppas, 2006]. There are several techniques for the modification of polymers, among them the physical process by freezing and thawing cycles, chemical cross-linking (esterification) and ionizing gamma or electron beam radiation, which has demonstrated great efficiency in these modifications over the years. It has also been recognized as a very viable tool because there is no need to add additives to promote crosslinking, in addition to promoting simultaneous sterilization [Jagur-Grodzinski, 2010]. Among the development of polymeric nanotechnology, there are hydrogels as actuators: in the release of drugs and silver nanoparticles for the health area [Ulansk, 2004; Rosiak, 2004; Vitaliy, 2007]; in agriculture, performing the function of maintaining soil moisture [Abanto-Rodriguez, 2017]; and in the area of artistic heritage, being a controlled release tool for cleaning agents in the treatment of delicate surfaces in art restoration [Bonelli, 2013; Ferrari, 2017].
[003] O processamento por radiação, ou simplesmente irradiação ionizante, é uma tecnologia que tem sido bem aceita com aplicações tradicionais que incluem esterilização de produtos da área da saúde, reticulação (cura) de polímeros, irradiação de alimentos e ultimamente a desinfecção de obras de arte. Entretanto, novas aplicações têm surgido como uma reação às tendências e às necessidades globais. Nos últimos anos, a irradiação de tecidos humanos para transplante também foi pesquisada e hoje é aplicada de forma rotineira [Al Assaf, 2016].[003] Processing by radiation, or simply ionizing irradiation, is a technology that has been well accepted with traditional applications that include sterilization of healthcare products, crosslinking (curing) of polymers, irradiation of food and ultimately the disinfection of works of art. However, new applications have emerged as a reaction to global trends and needs. In recent years, the irradiation of human tissues for transplantation has also been researched and today it is applied routinely [Al Assaf, 2016].
[004] O Irradiador Multipropósito de Cobalto-60 do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares tem desenvolvido as suas atividades basicamente seguindo duas linhas, a de prestação de serviços e a de apoio à pesquisa. Na área de prestação de serviços têm sido executadas atividades rotineiras processando diversos materiais que precisam de desinfecção, desinfestação e esterilização. Na área de apoio à pesquisa, diversos materiais têm sido tratados, com a finalidade de se encontrar correlações entre a dose aplicada e alguma propriedade do material susceptível de ser modificada com a radiação gama [Santos e Vásquez, 2015].[004] The Cobalt-60 Multi-Purpose Radiator from the Energy and Nuclear Research Institute has developed its activities basically along two lines, that of providing services and that of supporting research. In the service provision area, routine activities have been carried out processing various materials that need disinfection, disinfestation and sterilization. In the research support area, several materials have been treated, in order to find correlations between the applied dose and some property of the material that can be modified with gamma radiation [Santos and Vásquez, 2015].
[005] As superfícies são as regiões mais importantes das obras de arte, não só do ponto de vista artístico, mas também pelo papel que desempenham relacionados ao envelhecimento e degradação. Depósitos de sujeira, manchas devido à manipulação e ao ataque de fungos, e camadas de proteção envelhecidas podem em muitos casos limitarem a usufruto ou, na pior das hipóteses, catalisam processo de degradação levando a danos irreversíveis de obras de arte. Por estas razões, a remoção de materiais de uma superfície artística é de suma importância para preservar a mensagem cultural, permitindo sua transferência para as futuras gerações. Na conservação, a limpeza é considerada uma das tarefas mais desafiadoras durante o processo de restauração de uma superfície artística, devido à variedade de materiais (como composição, estrutura, superfície e rugosidade) dos artefatos, às condições ambientais e às formas de revestimentos indesejados que devem ser removidos [IEIA 2018].[005] Surfaces are the most important regions of works of art, not only from an artistic point of view, but also for the role they play related to aging and degradation. Dirt deposits, stains due to the handling and attack of fungi, and aged protective layers can in many cases limit the enjoyment or, at worst, catalyze the degradation process leading to irreversible damage to works of art. For these reasons, the removal of materials from an artistic surface is of paramount importance to preserve the cultural message, allowing its transfer to future generations. In conservation, cleaning is considered one of the most challenging tasks during the process of restoring an artistic surface, due to the variety of materials (such as composition, structure, surface and roughness) of the artifacts, the environmental conditions and the forms of unwanted coatings that must be removed [IEIA 2018].
[006] A necessidade de uma técnica inovadora de limpeza de superfícies e de baixo risco é particularmente crescente quando se considera o campo de restauração da arte moderna e contemporânea. De fato, propriedades físico-químicas de muitos dos novos materiais empregados por artistas modernos e contemporâneos desafiam e em alguns casos, até mesmo excluem o uso de metodologias, consolidadas entre conservadores. Como exemplo, algumas tintas a óleo mais recentes mostram sensibilidade à água, tornando os métodos de limpeza não mais optativos. Além disto, uma tarefa particularmente desafiadora consiste na remoção de revestimentos velhos e no uso de protetores de pinturas acrílicas modernas [Beglioni, 2013]. A solubilidade similar das duas superfícies, aquela a ser preservada e a outra a ser removida, torna o processo de remoção de verniz potencialmente invasivo, destrutivo ou inviável, impondo o uso de sistemas de limpeza cada vez mais controláveis e seletivos.[006] The need for an innovative, low-risk surface cleaning technique is particularly growing when considering the restoration field of modern and contemporary art. In fact, the physical and chemical properties of many of the new materials used by modern and contemporary artists challenge and in some cases, even exclude the use of methodologies, consolidated among conservatives. As an example, some newer oil paints show sensitivity to water, making cleaning methods no longer optional. In addition, a particularly challenging task is the removal of old coatings and the use of modern acrylic paint protectors [Beglioni, 2013]. The similar solubility of the two surfaces, the one to be preserved and the other to be removed, makes the process of varnish removal potentially invasive, destructive or unviable, imposing the use of increasingly controllable and selective cleaning systems.
[007] Na patente PI0705575-7 (Teodorico de Castro Ramalho, Hudson Wallace Pereira de Carvalho, Ana Paula de Lima Batista, Gustavo H. Pereira da Luz) os autores descrevem a invenção da composição de hidrogel, o qual tem várias aplicações. Esses compósitos absorventes de água podem ser aplicados em vários produtos, dentre eles fraldas descartáveis, toalhas e absorventes íntimos. Já os hidrogéis apresentam uma série de outras aplicações industriais, dentre as quais se podem citar: constituinte na formulação de cosméticos, veículo de medicamentos para a pele, condicionador de solo devido à sua elevada capacidade de retenção de água e resistência à desidratação. Outra importante aplicação do compósito consiste em sua capacidade de remoção de metais em solução aquosa, o que viabiliza sua utilização como elemento filtrante para o tratamento de efluentes naturais ou industriais contaminados com metais.[007] In patent PI0705575-7 (Teodorico de Castro Ramalho, Hudson Wallace Pereira de Carvalho, Ana Paula de Lima Batista, Gustavo H. Pereira da Luz) the authors describe the invention of the hydrogel composition, which has several applications. These water-absorbent composites can be applied to various products, including disposable diapers, towels and intimate absorbents. Hydrogels, on the other hand, present a series of other industrial applications, among which we can mention: constituent in the formulation of cosmetics, vehicle for skin medications, soil conditioner due to its high water retention capacity and resistance to dehydration. Another important application of the composite is its ability to remove metals in aqueous solution, which enables its use as a filtering element for the treatment of natural or industrial effluents contaminated with metals.
[008] A patente WO2014094085 A1 (Foglio, Mary Ann; Servat, Lella; Reyes-Ortega, Felisa, González Gómez, Álvaro; San Román, Julio , Oliveira Souza, Ilza María; Pedroza Jorge, Michelle; Carvalho, João Ernesto de) trata de um processo de obtenção de produtos à base de quitosana e enriquecidos com extrato de Arrabidaea chica. Como produtos finais são obtidos nanopartículas, filmes, hidrogéis e esponjas que são aplicados na cicatrização de úlceras cutâneas, úlceras de mucosa causadas por agentes químicos e/ou físicos, além de úlceras do trato gastrointestinal.[008] Patent WO2014094085 A1 (Foglio, Mary Ann; Servat, Lella; Reyes-Ortega, Felisa, González Gómez, Álvaro; San Román, Julio, Oliveira Souza, Ilza María; Pedroza Jorge, Michelle; Carvalho, João Ernesto de) deals with a process of obtaining products based on chitosan and enriched with extract of Arrabidaea chica. As final products, nanoparticles, films, hydrogels and sponges are obtained, which are applied in the healing of skin ulcers, mucosal ulcers caused by chemical and / or physical agents, in addition to ulcers of the gastrointestinal tract.
[009] A patente US9603934B2, (John Borja, Stephanie Sharon Hayano, Anhydrous hydrogel composition and delivery system ) se refere a hidrogéis anidros que funcionam como mucoadesivos (composições orais) ou como agentes tópicos e podem ser utilizados para administrar um agente ativo, tal como agentes farmacêuticos (API's), coagulantes, fragrâncias, aromatizantes e outros princípios ativos e excipientes.[009] The patent US9603934B2, (John Borja, Stephanie Sharon Hayano, Anhydrous hydrogel composition and delivery system) refers to anhydrous hydrogels that function as mucoadhesives (oral compositions) or as topical agents and can be used to administer an active agent, such as pharmaceutical agents (API's), coagulants, fragrances, flavorings and other active ingredients and excipients.
[010] É evidente que existem muitos produtos de hidrogéis obtidos por reticulação química, processo físico, radiação ionizante, entre outros processos de reticulações. Isso pode ser notado pelo grande número de patentes com diversas aplicações. Porém, diferentemente de todos os produtos existentes, a presente invenção tem o propósito de utilizar, de forma inédita, hidrogéis reticulados por radiação ionizante para limpeza de obras de arte em acervos culturais. O objetivo da presente invenção é usar a radiação ionizante para reticular hidrogéis poliméricos de acordo com a sensibilidade de cada tipo de obra de arte e de cada necessidade de aplicação de limpeza, sem danificar a integridade, como textura e cor das variadas obras.[010] It is evident that there are many hydrogel products obtained by chemical cross-linking, physical process, ionizing radiation, among other cross-linking processes. This can be noticed by the large number of patents with different applications. However, unlike all existing products, the present invention has the purpose of using, in an unprecedented way, hydrogels cross-linked by ionizing radiation for cleaning works of art in cultural collections. The purpose of the present invention is to use ionizing radiation to crosslink polymeric hydrogels according to the sensitivity of each type of artwork and each need for cleaning application, without damaging the integrity, such as texture and color of the various works.
[011] Os resultados preliminares do protótipo tipo 1: goma gelana/PVP, demonstraram que os hidrogéis reticulados por radiação ionizante, são viáveis para limpeza em papeis delicados por não deixar resíduos e não danificar a sua integridade.[011] The preliminary results of the prototype type 1: gellan gum / PVP, showed that hydrogels cross-linked by ionizing radiation, are viable for cleaning delicate papers as they do not leave residues and do not damage their integrity.
[012] O produto da presente invenção refere-se a hidrogéis poliméricos para limpeza de obras de arte, de acordo com a necessidade da limpeza na restauração do patrimônio cultural, incluído entre elas documentos em papéis delicados, sem danificar a integridade da superfície a ser aplicada.[012] The product of the present invention refers to polymeric hydrogels for cleaning works of art, according to the need for cleaning in the restoration of cultural heritage, including documents on delicate papers, without damaging the integrity of the surface to be applied.
[013] Esses hidrogéis são matrizes que tem despertado interesse, pois são formados por redes tridimensionais de polímeros reticulados, com capacidade de intumescimento em meios aquosos. A simulação da estrutura da rede polimérica é apresentada na Figura 1: a solução polimérica (1) é submetida à radiação ionizante (2), dando origem ao polímero reticulado (3). A rede polimérica impede que a integridade estrutural do hidrogel seja desfeita, mantendo assim a obra de arte intacta após sua limpeza, pois cada variação de hidrogel proposta tem a capacidade de controlar a umidade de acordo com o tipo e a necessidade de proteção ao material que será limpo.[013] These hydrogels are matrices that have aroused interest, as they are formed by three-dimensional networks of cross-linked polymers, with swelling capacity in aqueous media. The simulation of the structure of the polymeric network is shown in Figure 1: the polymeric solution (1) is subjected to ionizing radiation (2), giving rise to the cross-linked polymer (3). The polymeric mesh prevents the structural integrity of the hydrogel from being undone, thus keeping the work of art intact after cleaning, as each proposed hydrogel variation has the ability to control humidity according to the type and need for protection of the material that it will be clean.
[014] Podem ser adicionados aos hidrogéis propostos neste invento, íons ou nanopartículas para uso biocida, como por exemplo, prata (AgNP), ou zinco (Zn), ou cobre (Cu). Esses íons têm efeitos biocida para fungos e bactérias, presente na maioria das obras de arte, sem evidência de migração iônica para o meio circundante. Do mesmo modo, complexantes podem ser agregados aos hidrogéis para retenção de sujeiras proveniente de poluição e microorganismos sem danificar a obra de arte. O EDTA, por exemplo, combina com íons metálicos na proporção de 1:1 não importando a carga do cátion, como mostra a seguinte reação genérica: [015] A principal característica da presente invenção é desenvolver hidrogéis poliméricos à base de goma gelana e outros polímeros sintéticos ou biodegradável, que apresentem características maleáveis, elásticas, transparentes e permitam a incorporação de biocidas como a prata (AgNP), zinco (Zn), cobre (Cu), nas concentrações de 20 a 1.000 ppm, além de complexantes (sequestrante), como EDTA, acetato de cálcio, etc. Convém destacar que o metal e o polímero são escolhidos de acordo com a superfície da obra de arte a ser limpa. [014] Ions or nanoparticles for biocidal use, such as silver (AgNP), or zinc (Zn), or copper (Cu) can be added to the hydrogels proposed in this invention. These ions have biocidal effects for fungi and bacteria, present in most works of art, with no evidence of ionic migration to the surrounding environment. Likewise, complexing agents can be added to hydrogels to retain dirt from pollution and microorganisms without damaging the work of art. EDTA, for example, combines with metal ions in a 1: 1 ratio regardless of the cation charge, as shown in the following generic reaction: [015] The main feature of the present invention is to develop polymeric hydrogels based on gellan gum and others synthetic or biodegradable polymers, which have malleable, elastic, transparent characteristics and allow the incorporation of biocides such as silver (AgNP), zinc (Zn), copper (Cu), in concentrations of 20 to 1,000 ppm, in addition to complexing (sequestering) , such as EDTA, calcium acetate, etc. It should be noted that the metal and polymer are chosen according to the surface of the work of art to be cleaned.
[015] A principal característica da presente invenção é desenvolver hidrogéis poliméricos à base de goma gelana e outros polímeros sintéticos ou biodegradável, que apresentem características maleáveis, elásticas, transparentes e permitam a incorporação de biocidas como a prata (AgNP), zinco (Zn), cobre (Cu), nas concentrações de 20 a 1.000 ppm, além de complexantes (sequestrante), como EDTA, acetato de cálcio, etc. Convém destacar que o metal e o polímero são escolhidos de acordo com a superfície da obra de arte a ser limpa.[015] The main feature of the present invention is to develop polymeric hydrogels based on gellan gum and other synthetic or biodegradable polymers, which have malleable, elastic, transparent characteristics and allow the incorporation of biocides such as silver (AgNP), zinc (Zn) , copper (Cu), in concentrations of 20 to 1,000 ppm, in addition to complexing agents (scavenger), such as EDTA, calcium acetate, etc. It should be noted that the metal and polymer are chosen according to the surface of the work of art to be cleaned.
[016] Um dos produtos desenvolvidos na presente invenção é o hidrogel de goma gelana com poli(N-2-vinil pirrolidona) (PVP) e acetato de cálcio. Foi feita a solubilização em água (milli-q ou osmose reversa) de 04 g/l de acetato de cálcio, na concentração entre 2% a 5% e, a solução resultante foi separada em duas partes (uma parte solubilizou-se o PVP de 2% a 10% e a outra parte solubilizou-se a goma gelana de 2% a 10%). A mistura da goma gelana com PVP, na proporção de 1/1, foram solubilizadas separadamente. Estas formulações ficaram em repouso à temperatura ambiente por 16h a 20h, para solubilização do PVP e pré solubilização da goma gelana. Em seguida, ambas solubilizações foram misturadas com agitador manual. Após a mistura da formulação, esta foi aquecida em banho maria até 90°C em autoclave para solubilização total da goma gelana. Após a retirada da formulação da autoclave, esta foi homogeneizada imediatamente com agitador manual e colocada, ainda quente, nas embalagens. Por fim, após o resfriamento à temperatura ambiente foram seladas e submetidas à radiação ionizante, onde ocorre a reticulação e esterilização simultâneos, deixando o produto pronto para uso.[016] One of the products developed in the present invention is the gellan gum hydrogel with poly (N-2-vinyl pyrrolidone) (PVP) and calcium acetate. Solubilization in water (milli-q or reverse osmosis) of 04 g / l of calcium acetate was carried out, in the concentration between 2% to 5%, and the resulting solution was separated into two parts (one part solubilized the PVP from 2% to 10% and the other part solubilized the gellan gum from 2% to 10%). The mixture of gelan gum and PVP, in the proportion of 1/1, were solubilized separately. These formulations were left to stand at room temperature for 16h to 20h, for solubilization of PVP and pre-solubilization of gellan gum. Then, both solubilizations were mixed with a manual stirrer. After mixing the formulation, it was heated in a water bath to 90 ° C in an autoclave for total solubilization of the gelan gum. After removing the formulation from the autoclave, it was homogenized immediately with a manual stirrer and placed, still hot, in the packages. Finally, after cooling to room temperature, they were sealed and subjected to ionizing radiation, where simultaneous cross-linking and sterilization occurs, leaving the product ready for use.
[017] Para as demais formulações mencionadas anteriormente devem seguir o mesmo procedimento do hidrogel feito no teste preliminar, com exceção ao polímero poli (álcool vinílico) que não solubiliza à temperatura ambiente. O PVAl, deve ser solubilizado sob agitação mecânica com agitador magnético, com temperatura controlada entre 85°C a 90°C, para não ocorrer degradação polimérica, por um período de 4h.[017] For the other formulations mentioned above, they must follow the same procedure as the hydrogel made in the preliminary test, except for the poly (vinyl alcohol) polymer that does not solubilize at room temperature. The PVAl, must be solubilized under mechanical agitation with a magnetic stirrer, with controlled temperature between 85 ° C to 90 ° C, so that polymeric degradation does not occur, for a period of 4 hours.
[018] A relevância desse trabalho está na necessidade de se desenvolver hidrogéis eficazes para limpeza de acervo culturais, incluído papeis delicados, sem causar danos à obra de arte.[018] The relevance of this work is the need to develop effective hydrogels for cleaning cultural collections, including delicate papers, without causing damage to the work of art.
[019] A seguir estão os exemplos de produtos e testes preliminares feitos com os hidrogéis somente em papel delicado.[019] The following are examples of products and preliminary tests done with hydrogels only on delicate paper.
[020] Os hidrogéis obtidos com goma gelana/PVP e acetato de cálcio foram submetidos à radiação ionizante nas doses de 5, 10,15, 20 e 25 kGy. Os hidrogéis em doses de 5 kGy e 10 kGy apresentaram facilidade para serem retirados da embalagem. A Figura 2 mostra os hidrogéis, em doses de 6 e 10 kGy, que apresentam: (a) flexibilidade; (b) maciez; e (c) resistência ao manuseio. Enquanto os hidrogéis obtidos nas doses de 15, 20 e 25 kGy, apresentaram fragilidade e ruptura ao serem retirados da embalagem. Essa fragilidade pode ser associada a goma gelana, por esta apresentar sensibilidade a doses altas de radiação ionizante, considerando que é um polissacarídeo de cadeia longa. Esse resultado foi confirmado pela fração gel e intumescimento apresentados na tabela 1. A fração gel é a representação do quanto o polímero foi reticulado pela radiação ionizante. Enquanto, o intumescimento está associado à reticulação, fator esse que determina o espaço entre as cadeias poliméricas. O processo é inversamente proporcional: quanto maior for a reticulação, menor será o intumescimento. À medida que ocorre quebra das cadeias poliméricas, é possível observar o aumento do intumescimento, como mostra a tabela 1.
Tabela 1 - Fração gel e intumescimento dos hidrogéis [020] Hydrogels obtained with gellan gum / PVP and calcium acetate were subjected to ionizing radiation at doses of 5, 10.15, 20 and 25 kGy. Hydrogels in doses of 5 kGy and 10 kGy were easy to be removed from the packaging. Figure 2 shows the hydrogels, in doses of 6 and 10 kGy, which have: (a) flexibility; (b) softness; and (c) resistance to handling. While the hydrogels obtained in doses of 15, 20 and 25 kGy, showed fragility and rupture when removed from the packaging. This fragility can be associated with gellan gum, as it is sensitive to high doses of ionizing radiation, considering that it is a long-chain polysaccharide. This result was confirmed by the gel and swelling fraction shown in Table 1. The gel fraction is the representation of how much the polymer has been cross-linked by ionizing radiation. While swelling is associated with crosslinking, a factor that determines the space between polymer chains. The process is inversely proportional: the greater the crosslinking, the less swelling. As polymer chains break down, it is possible to observe an increase in swelling, as shown in Table 1.
Table 1 - Gel fraction and swelling of hydrogels
[021] Na primeira análise não foi usada uma obra original e sim, um suporte de papel ácido que estava em contato com a obra original e, devido à acidez, ocorreu uma transferência da imagem para este papel de polpa de madeira com gramatura 60. O papel serviu de sustentação para uma gravura durante um longo tempo, ocorrendo uma transferência de imagem da gravura para esse suporte. O resultado da aplicação do hidrogel para a limpeza foi satisfatória por não danificar a imagem da gravura transferida deste papel, como mostra a Figura 3: (a) foto antes da limpeza; (b) e (c) durante a limpeza; (d) depois da limpeza.[021] In the first analysis, an original work was not used, but an acid paper support that was in contact with the original work and, due to the acidity, the image was transferred to this wood pulp paper with weight 60. The paper served as a support for an engraving for a long time, with an image transfer of the engraving to this support. The result of applying the hydrogel for cleaning was satisfactory because it did not damage the image of the print transferred from this paper, as shown in Figure 3: (a) photo before cleaning; (b) and (c) during cleaning; (d) after cleaning.
[022] Para a segunda análise selecionou-se uma obra de arte de um mapa particular, de papel grosso e com tratamento de superfície, ou seja, pouco impermeável. Fotografou-se antes da análise para registrar o efeito após submetida a limpeza. Foi usado o hidrogel de goma gelana / PVP, acetato de cálcio e dose de 5 kGy. O hidrogel foi aplicado em uma pequena mancha oleosa. A figura 4 mostra a obra de arte durante a limpeza da mancha de óleo. O hidrogel permaneceu por pouco tempo sobre a mancha, cerca de uma hora, e houve uma suavização na coloração, mantendo a integridade da superfície onde foi aplicada. O hidrogel usado para a limpeza nesta obra já tinha sido utilizado na limpeza do teste anterior. Outra vantagem do hidrogel é o fato dele poder ser recortado do tamanho necessário.[022] For the second analysis, a work of art was selected from a particular map, made of thick paper and with a surface treatment, that is, little impermeable. It was photographed before the analysis to record the effect after undergoing cleaning. The gelan gum / PVP hydrogel, calcium acetate and 5 kGy dose were used. The hydrogel was applied to a small oily spot. Figure 4 shows the artwork during the cleaning of the oil stain. The hydrogel remained for a short time on the stain, about an hour, and there was a softening of the color, maintaining the integrity of the surface where it was applied. The hydrogel used for cleaning in this work had already been used to clean the previous test. Another advantage of the hydrogel is the fact that it can be cut to the required size.
[023] Os resultados apresentados são testes preliminares e ainda não foram testados em uma gama extensa de obras de artes. O primeiro teste não foi realizado em papel original como descrito anteriormente. No segundo teste, a obra era original e foi um teste simples: o hidrogel permaneceu por uma hora sobre a mancha apresentando clareamento da mesma. Esses hidrogéis podem ter aplicações em diversos papeis que são delicados com relação a cor, ao tipo de tinta e à gramatologia. Estão inclusas também as obras de artes em tecido e madeira. Durante o processo de limpeza, o restaurador deve selecionar o tipo de hidrogel a ser usado, dependendo da sensibilidade da obra de arte. O hidrogel pode apresentar maior ou menor umidade e tal controle é feito pela concentração de polímero e dose de radiação. Por esse motivo, não é possível limitar a dose de radiação. Neste caso, para o desenvolvimento desses hidrogéis é utilizada a faixa de 5 a 30 kGy.[023] The results presented are preliminary tests and have not yet been tested in a wide range of works of art. The first test was not performed on original paper as previously described. In the second test, the work was original and it was a simple test: the hydrogel remained for an hour on the stain showing its clarification. These hydrogels can have applications in a variety of papers that are delicate with respect to color, type of paint and grammatology. Also included are works of art in fabric and wood. During the cleaning process, the restorer must select the type of hydrogel to be used, depending on the sensitivity of the artwork. The hydrogel may have higher or lower humidity and this control is done by the concentration of polymer and radiation dose. For this reason, it is not possible to limit the radiation dose. In this case, the range of 5 to 30 kGy is used for the development of these hydrogels.
Claims (3)
- (a) Solubilização em água milli-q ou osmose reversa do acetato de cálcio na concentração entre 0,2% a 5%;
- (b) Divisão da solução resultante de (a) em duas partes, solubilizando o PVP em uma das partes, na concentração entre 2% a 10%, deixando em repouso entre 16h e 20h, à temperatura ambiente, e, na segunda parte, a goma gelana na concentração entre 2% a 10 %, à temperatura ambiente, entre 16h a 20h;
- (c) Adição do PVP solubilizado à solução da goma gelana, misturando com agitador manual, depois colocando a mistura em um béquer de vidro coberto com filme plástico de polietileno;
- (d) Introdução do béquer na autoclave com água aquecida a 100°C, deixando por cerca de 6 minutos até o volume da formulação chegar a 90°C;
- (e) Após a retirada da formulação da autoclave, esta deve ser homogeneizada imediatamente com agitador manual e colocada, ainda quente, nas embalagens;
- (f) Resfriamento da formulação à temperatura ambiente e embalagem da mesma com filme de polipropileno;
- (g) Submissão da irradiação ionizante provinda do cobalto-60 e feixe de elétrons, nas doses de 6kGy a 25 kGy, contendo solução de íons de prata, ou nanopartículas de prata (AgNP), ou cobre (Cu), ou zinco (Zn) (20 a 1.000 ppm) para reticular e esterilizar, simultaneamente.
- (a) Solubilization in milli-q water or reverse osmosis of calcium acetate at a concentration between 0.2% to 5%;
- (b) Division of the solution resulting from (a) in two parts, solubilizing the PVP in one of the parts, in the concentration between 2% to 10%, leaving it to rest between 16h and 20h, at room temperature, and, in the second part, gellan gum in a concentration between 2% to 10%, at room temperature, between 16h to 20h;
- (c) Addition of the solubilized PVP to the gellan gum solution, mixing with a manual stirrer, then placing the mixture in a glass beaker covered with polyethylene plastic film;
- (d) Introduction of the beaker in the autoclave with water heated to 100 ° C, leaving for about 6 minutes until the volume of the formulation reaches 90 ° C;
- (e) After removing the formulation from the autoclave, it must be homogenized immediately with a manual stirrer and placed, still hot, in the packages;
- (f) Cooling the formulation to room temperature and packaging it with polypropylene film;
- (g) Submission of ionizing irradiation from cobalt-60 and electron beam, in doses from 6kGy to 25 kGy, containing silver ion solution, or silver nanoparticles (AgNP), or copper (Cu), or zinc (Zn ) (20 to 1,000 ppm) to crosslink and sterilize, simultaneously.
Priority Applications (1)
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