Neste trabalho foi utilizado ácido itacônico para realizar experimentos de enxertia, seguindo diferentes rotas de reação, com o polímero fundido em câmara de mistura e extrusora e também reação em solução, usando diferentes tipos de polietileno e polipropileno como matriz. A fim de avaliar as principais variáveis de processo que influenciam no produto final foi realizado um planejamento de experimentos, onde foi comprovada que uma das principais variáveis é a concentração de peróxido. Para comprovação da eficiência da reação de enxertia e quantificação do teor de ácido incorporado utilizou-se a técnica de FTIR em que foram identificados os principais picos relativos à presença do ácido e seus subprodutos. A quantificação do percentual de ácido incorporado foi realizada com base a área das bandas relativas às carbonilas de ácido e anidrido presentes na amostra. A validação das curvas de calibração foi efetuada por fluorescência de raios-X. Para a caracterização estrutural dos polímeros obtidos foram utilizadas técnicas de fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF), fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), microcalorimetria em solução, fracionamento por cromatografia de permeação em gel (GPC), fracionamento preparativo por peso molecular, calorimetria diferencial de varredura (DSC). Também foi avaliada a propriedade de adesão apresentada pelo polímero após adição do ácido itacônico. Conclui-se que a adição de peróxido e ácido itacônico ao polímero provoca modificação de ordem química e estrutural nos polímeros gerados. Os resultados mostraram um estreitamento no perfil de cristalização nas amostras testadas resultante da maior interação entre fases cristalinas e amorfas, muito provavelmente pela presença de pontes de hidrogênios provenientes do ácido. Os resultados de fracionamento preparativo indicaram a tendência do ácido a incorporar de forma homogênea ao longo da cadeia polimérica. / In this work itaconic acid was used to accomplish grafting experiments, following different reaction routes, such as, melt mixing, reactive extrusion and solution, using different types of polyethylene and polypropylene as the matrix. In order to assess the main process variables on the final product, a design of experiments was performed, where it was proven that one of the key variables in the process is the concentration of peroxide. The incorporated acid was quantified by FTIR to prove the efficiency of the grafting reaction. The main peaks identifying the presence of the acid and by products were assigned. The quantification of the percentage of acid incorporated was based on the area of the carbonyl bands of acid and anhydride in the sample. The validation of the calibration curves was done by X-ray fluorescence. For the structural characterization of the grafted polymers the following techniques were used: Crystallization Analysis Fractionation (CRYSTAF), preparative and analytical Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), microcalorimetry in solution, fractionation by gel permeation chromatography (GPC), preparative fractionation by molecular weight and differential scanning calorimetry (DSC). The adhesion property presented by the polymer upon addition of the acid was also studied. It has been concluded that the addition of peroxide and itaconic acid to the polymer causes changes of chemical and structural order in the generated polymers. The results showed a narrowing in the profile of crystallization in the samples tested resulting of the higher interaction between crystalline and amorphous phases, due to the presence of hydrogen bridges arising from the acid. Results from the preparative fractionation indicated the tendency of the acid to incorporate homogeneously throughout the polymer chain.

Neste trabalho foi utilizado ácido itacônico para realizar experimentos de enxertia, seguindo diferentes rotas de reação, com o polímero fundido em câmara de mistura e extrusora e também reação em solução, usando diferentes tipos de polietileno e polipropileno como matriz. A fim de avaliar as principais variáveis de processo que influenciam no produto final foi realizado um planejamento de experimentos, onde foi comprovada que uma das principais variáveis é a concentração de peróxido. Para comprovação da eficiência da reação de enxertia e quantificação do teor de ácido incorporado utilizou-se a técnica de FTIR em que foram identificados os principais picos relativos à presença do ácido e seus subprodutos. A quantificação do percentual de ácido incorporado foi realizada com base a área das bandas relativas às carbonilas de ácido e anidrido presentes na amostra. A validação das curvas de calibração foi efetuada por fluorescência de raios-X. Para a caracterização estrutural dos polímeros obtidos foram utilizadas técnicas de fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF), fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), microcalorimetria em solução, fracionamento por cromatografia de permeação em gel (GPC), fracionamento preparativo por peso molecular, calorimetria diferencial de varredura (DSC). Também foi avaliada a propriedade de adesão apresentada pelo polímero após adição do ácido itacônico. Conclui-se que a adição de peróxido e ácido itacônico ao polímero provoca modificação de ordem química e estrutural nos polímeros gerados. Os resultados mostraram um estreitamento no perfil de cristalização nas amostras testadas resultante da maior interação entre fases cristalinas e amorfas, muito provavelmente pela presença de pontes de hidrogênios provenientes do ácido. Os resultados de fracionamento preparativo indicaram a tendência do ácido a incorporar de forma homogênea ao longo da cadeia polimérica. / In this work itaconic acid was used to accomplish grafting experiments, following different reaction routes, such as, melt mixing, reactive extrusion and solution, using different types of polyethylene and polypropylene as the matrix. In order to assess the main process variables on the final product, a design of experiments was performed, where it was proven that one of the key variables in the process is the concentration of peroxide. The incorporated acid was quantified by FTIR to prove the efficiency of the grafting reaction. The main peaks identifying the presence of the acid and by products were assigned. The quantification of the percentage of acid incorporated was based on the area of the carbonyl bands of acid and anhydride in the sample. The validation of the calibration curves was done by X-ray fluorescence. For the structural characterization of the grafted polymers the following techniques were used: Crystallization Analysis Fractionation (CRYSTAF), preparative and analytical Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), microcalorimetry in solution, fractionation by gel permeation chromatography (GPC), preparative fractionation by molecular weight and differential scanning calorimetry (DSC). The adhesion property presented by the polymer upon addition of the acid was also studied. It has been concluded that the addition of peroxide and itaconic acid to the polymer causes changes of chemical and structural order in the generated polymers. The results showed a narrowing in the profile of crystallization in the samples tested resulting of the higher interaction between crystalline and amorphous phases, due to the presence of hydrogen bridges arising from the acid. Results from the preparative fractionation indicated the tendency of the acid to incorporate homogeneously throughout the polymer chain.

Neste trabalho foi utilizado ácido itacônico para realizar experimentos de enxertia, seguindo diferentes rotas de reação, com o polímero fundido em câmara de mistura e extrusora e também reação em solução, usando diferentes tipos de polietileno e polipropileno como matriz. A fim de avaliar as principais variáveis de processo que influenciam no produto final foi realizado um planejamento de experimentos, onde foi comprovada que uma das principais variáveis é a concentração de peróxido. Para comprovação da eficiência da reação de enxertia e quantificação do teor de ácido incorporado utilizou-se a técnica de FTIR em que foram identificados os principais picos relativos à presença do ácido e seus subprodutos. A quantificação do percentual de ácido incorporado foi realizada com base a área das bandas relativas às carbonilas de ácido e anidrido presentes na amostra. A validação das curvas de calibração foi efetuada por fluorescência de raios-X. Para a caracterização estrutural dos polímeros obtidos foram utilizadas técnicas de fracionamento por cristalização em solução (CRYSTAF), fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (TREF), microcalorimetria em solução, fracionamento por cromatografia de permeação em gel (GPC), fracionamento preparativo por peso molecular, calorimetria diferencial de varredura (DSC). Também foi avaliada a propriedade de adesão apresentada pelo polímero após adição do ácido itacônico. Conclui-se que a adição de peróxido e ácido itacônico ao polímero provoca modificação de ordem química e estrutural nos polímeros gerados. Os resultados mostraram um estreitamento no perfil de cristalização nas amostras testadas resultante da maior interação entre fases cristalinas e amorfas, muito provavelmente pela presença de pontes de hidrogênios provenientes do ácido. Os resultados de fracionamento preparativo indicaram a tendência do ácido a incorporar de forma homogênea ao longo da cadeia polimérica. / In this work itaconic acid was used to accomplish grafting experiments, following different reaction routes, such as, melt mixing, reactive extrusion and solution, using different types of polyethylene and polypropylene as the matrix. In order to assess the main process variables on the final product, a design of experiments was performed, where it was proven that one of the key variables in the process is the concentration of peroxide. The incorporated acid was quantified by FTIR to prove the efficiency of the grafting reaction. The main peaks identifying the presence of the acid and by products were assigned. The quantification of the percentage of acid incorporated was based on the area of the carbonyl bands of acid and anhydride in the sample. The validation of the calibration curves was done by X-ray fluorescence. For the structural characterization of the grafted polymers the following techniques were used: Crystallization Analysis Fractionation (CRYSTAF), preparative and analytical Temperature Rising Elution Fractionation (TREF), microcalorimetry in solution, fractionation by gel permeation chromatography (GPC), preparative fractionation by molecular weight and differential scanning calorimetry (DSC). The adhesion property presented by the polymer upon addition of the acid was also studied. It has been concluded that the addition of peroxide and itaconic acid to the polymer causes changes of chemical and structural order in the generated polymers. The results showed a narrowing in the profile of crystallization in the samples tested resulting of the higher interaction between crystalline and amorphous phases, due to the presence of hydrogen bridges arising from the acid. Results from the preparative fractionation indicated the tendency of the acid to incorporate homogeneously throughout the polymer chain.

Introdução: Produtos confeccionados a partir de materiais não biodegradáveis têm trazido um grande problema para a sociedade nos dias de hoje. A facilidade de utilização e manipulação dos produtos descartáveis leva a um aumento do consumo, podendo gerar danos para o meio ambiente, quando não há forma eficiente para o tratamento do mesmo. Materiais como fraldas, absorventes e curativos são exemplos de bens de consumo que apresentam Poliacrilato de Sódio, o qual é um polímero superabsorvente não biodegradável, como o principal constituinte destes produtos. O Poliacrilato de Sódio tornou-se muito conhecido a partir da década de 80 quando as fraldas descartáveis começaram a ser comercializadas. Atualmente, são consumidas aproximadamente 18 bilhões de fraldas todos os anos, apenas nos Estados Unidos. Devido aos impactos ambientais que este composto tem gerado, a ciência tem buscado polímeros que possam substituir o Poliacrilato de Sódio nas suas principais características, como superabsorção e alta cinética de intumescimento. Objetivo: No âmbito de desenvolver materiais que possam substituí-lo, buscou-se, neste trabalho, um monômero que apresentasse, em sua molécula, a presença de cadeia carboxílica a qual é a parte altamente hidrofílica. Metodologia: Neste trabalho, foi explorado o monômero de ácido Itacônico como possível substituinte do Poliacrilato de Sódio. Esta substância, além de ser caracterizada pela presença de estruturas hidrofílicas, também é biodegradável. Foram feitas análises de grau de intumescimento do material tanto na forma de gel quanto na forma microgel. A morfologia e a biodegradabilidade do material também foram estudadas. Concomitantemente, foi realizada a padronização do Poliacrilato de sódio para que este fosse utilizado como instrumento comparativo para a avaliação do grau de intumescimento, morfologia e degradabilidade. Hidrogéis de ácido itacônico foram assim analisados e avaliados com o hidrogel de poliacrilato de sódio e os resultados comparados. Resultados: Embora o grau de intumescimento do gel de ácido itacônico não tenha alcançado o mesmo grau de intumescimento do gel de poliacrilato de sódio, os resultados foram bons, uma vez que houve grande absorção de solução pelo gel de ácido itacônico. Além disso, sua biodegradabilidade mostrou resultados fascinantes pela rapidez de degradação e formação de fungos nas amostras. Contudo, são necessários mais estudos, uma vez que a reprodutibilidade do grau de intumescimento do gel 12,5% não foi satisfatória em outros experimentos. Outro obstáculo encontrado no estudo foi a necessidade de se obter uma técnica melhor para a análise da cinética de intumescimento dos géis dos polímeros usados no estudo. A seleção de um polímero ou monômero ideal deve ser caracterizada pela superabsorção, alta cinética de intumescimento, baixo custo, curto tempo de manipulação, baixa toxicidade e biodegradabilidade. Embora as pesquisas sobre o ácido itacônico ainda se encontram em andamento, ele é considerado uma substância promissora para o futuro dos materiais biodegradáveis. / Introduction:Products made from non-biodegradable materials have brought a major problem for society. The easiness of the utilization and manipulation of disposable products leads to an increased consumption, and, consequently, damages to the environment. Besides, most of the discharged of these materials have no efficient treatment affecting the modern society. Materials such as diapers, sanitary napkins and dressings are examples of consumer goods which contain in their main structure sodium polyacrylate, a non-biodegradable superabsorbent polymer. Since 1980, sodium polyacrylate has become well known when disposable diapers began to be marketed. Nowadays, superabsorbent components mainly diapers are consumed in large scale reaching about 18 billion diapers consumed every year only in the U.S. Due to the environmental impacts that sodium polyacrylate has generated, science has sought polymers that can replace sodium polyacrylate in its main features such as high swelling degree and swelling kinetics. Goal: In the ambit to develop materials that can replace sodium polyacrylate, this work focuses on a monomer that has in its molecule, the presence of carboxylic chain which is a highly hydrophilic part. Methodology: In this work it was searched the monomer of itaconic acid as a possible material to replace sodium polyacrylate. This monomer not only has hydrophilic structure in its molecule, but also is biodegradable. During the program, it was made analyses of swelling degree both in gel and in microgel forms. The morphology of its structure and the biodegradability were also studied. Concomitantly, it was made the standardization of sodium polyacrylate to be utilized as a comparative instrument assessing the high swelling degree, morphology and degradability. Itaconic acid hydrogels were analyzed and assessed and the outcomes compared with sodium polyacrylate. Results: Although the swelling degree of itaconic acid has not reached similar results to sodium polyacrylate, the results can still be considered good since the swelling degree of itaconic acid was high. Furthermore, its biodegradability showed excellent results due to the short time of degradation and fungus formation in all samples. However, more studies are necessary, inasmuch as the reproducibility of swelling degree of the itaconic acid 12.5% gel was not satisfactory enough in other experiments. Another obstacle encountered in the study has been the need for a more precise technique for the analysis of the swelling kinetics of the polymers used. The selection of an ideal polymer must present high swelling degree, high kinetics of swelling, low cost, short handling time, low toxicity and high biodegradability. Although the researches about the Itaconic acid have still been undertaken, it is considered a promising substance for the future of biodegradable material.

Introdução: Produtos confeccionados a partir de materiais não biodegradáveis têm trazido um grande problema para a sociedade nos dias de hoje. A facilidade de utilização e manipulação dos produtos descartáveis leva a um aumento do consumo, podendo gerar danos para o meio ambiente, quando não há forma eficiente para o tratamento do mesmo. Materiais como fraldas, absorventes e curativos são exemplos de bens de consumo que apresentam Poliacrilato de Sódio, o qual é um polímero superabsorvente não biodegradável, como o principal constituinte destes produtos. O Poliacrilato de Sódio tornou-se muito conhecido a partir da década de 80 quando as fraldas descartáveis começaram a ser comercializadas. Atualmente, são consumidas aproximadamente 18 bilhões de fraldas todos os anos, apenas nos Estados Unidos. Devido aos impactos ambientais que este composto tem gerado, a ciência tem buscado polímeros que possam substituir o Poliacrilato de Sódio nas suas principais características, como superabsorção e alta cinética de intumescimento. Objetivo: No âmbito de desenvolver materiais que possam substituí-lo, buscou-se, neste trabalho, um monômero que apresentasse, em sua molécula, a presença de cadeia carboxílica a qual é a parte altamente hidrofílica. Metodologia: Neste trabalho, foi explorado o monômero de ácido Itacônico como possível substituinte do Poliacrilato de Sódio. Esta substância, além de ser caracterizada pela presença de estruturas hidrofílicas, também é biodegradável. Foram feitas análises de grau de intumescimento do material tanto na forma de gel quanto na forma microgel. A morfologia e a biodegradabilidade do material também foram estudadas. Concomitantemente, foi realizada a padronização do Poliacrilato de sódio para que este fosse utilizado como instrumento comparativo para a avaliação do grau de intumescimento, morfologia e degradabilidade. Hidrogéis de ácido itacônico foram assim analisados e avaliados com o hidrogel de poliacrilato de sódio e os resultados comparados. Resultados: Embora o grau de intumescimento do gel de ácido itacônico não tenha alcançado o mesmo grau de intumescimento do gel de poliacrilato de sódio, os resultados foram bons, uma vez que houve grande absorção de solução pelo gel de ácido itacônico. Além disso, sua biodegradabilidade mostrou resultados fascinantes pela rapidez de degradação e formação de fungos nas amostras. Contudo, são necessários mais estudos, uma vez que a reprodutibilidade do grau de intumescimento do gel 12,5% não foi satisfatória em outros experimentos. Outro obstáculo encontrado no estudo foi a necessidade de se obter uma técnica melhor para a análise da cinética de intumescimento dos géis dos polímeros usados no estudo. A seleção de um polímero ou monômero ideal deve ser caracterizada pela superabsorção, alta cinética de intumescimento, baixo custo, curto tempo de manipulação, baixa toxicidade e biodegradabilidade. Embora as pesquisas sobre o ácido itacônico ainda se encontram em andamento, ele é considerado uma substância promissora para o futuro dos materiais biodegradáveis. / Introduction:Products made from non-biodegradable materials have brought a major problem for society. The easiness of the utilization and manipulation of disposable products leads to an increased consumption, and, consequently, damages to the environment. Besides, most of the discharged of these materials have no efficient treatment affecting the modern society. Materials such as diapers, sanitary napkins and dressings are examples of consumer goods which contain in their main structure sodium polyacrylate, a non-biodegradable superabsorbent polymer. Since 1980, sodium polyacrylate has become well known when disposable diapers began to be marketed. Nowadays, superabsorbent components mainly diapers are consumed in large scale reaching about 18 billion diapers consumed every year only in the U.S. Due to the environmental impacts that sodium polyacrylate has generated, science has sought polymers that can replace sodium polyacrylate in its main features such as high swelling degree and swelling kinetics. Goal: In the ambit to develop materials that can replace sodium polyacrylate, this work focuses on a monomer that has in its molecule, the presence of carboxylic chain which is a highly hydrophilic part. Methodology: In this work it was searched the monomer of itaconic acid as a possible material to replace sodium polyacrylate. This monomer not only has hydrophilic structure in its molecule, but also is biodegradable. During the program, it was made analyses of swelling degree both in gel and in microgel forms. The morphology of its structure and the biodegradability were also studied. Concomitantly, it was made the standardization of sodium polyacrylate to be utilized as a comparative instrument assessing the high swelling degree, morphology and degradability. Itaconic acid hydrogels were analyzed and assessed and the outcomes compared with sodium polyacrylate. Results: Although the swelling degree of itaconic acid has not reached similar results to sodium polyacrylate, the results can still be considered good since the swelling degree of itaconic acid was high. Furthermore, its biodegradability showed excellent results due to the short time of degradation and fungus formation in all samples. However, more studies are necessary, inasmuch as the reproducibility of swelling degree of the itaconic acid 12.5% gel was not satisfactory enough in other experiments. Another obstacle encountered in the study has been the need for a more precise technique for the analysis of the swelling kinetics of the polymers used. The selection of an ideal polymer must present high swelling degree, high kinetics of swelling, low cost, short handling time, low toxicity and high biodegradability. Although the researches about the Itaconic acid have still been undertaken, it is considered a promising substance for the future of biodegradable material.

Copolímeros casca-núcleo de poli(acrilato de butila) (núcleo) e poliestireno (casca) foram sintetizados por meio de polimerização em emulsão, conduzida em duas etapas. A adição de ácido itacônico como monômero funcional na polimerização do núcleo foi realizada para verificar seu efeito sobre suas propriedades mecânicas e de processamento. Os copolímeros foram caracterizados por espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia eletrônica de transmissão (MET), cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), espectrometria na região do infravermelho (FTIR) e calorimetria diferencial por varredura (DSC). A incorporação do monômero funcional foi confirmada por DSC e quantificada por titulação. A proporção de poli(acrilato de butila) e poliestireno influenciou diretamente o processamento e as propriedades mecânicas do polímero. Os copolímeros com teores de poliestireno acima de 50% foram processados por compressão e extrusão a temperatura ambiente, apresentando comportamento baroplástico. A presença do monômero funcional não alterou o processamento do polímero e melhorou significativamente sua resistência à tração, aumentando sua tenacidade / Core shell copolymers of poly(butyl acrylate) cores and polystyrene shells were synthesized in a two-stage emulsion polymerization. The addition of itaconic acid as functional monomer in the core polymerization was carried out in order to study its influence on polymer processing and mechanical properties. The copolymers were characterized by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC). The functional monomer incorporation was confirmed by DSC and quantified by titration. The poly(butyl acrylate) and polystyrene proportions had a direct influence on the polymer processing and mechanical properties. Copolymers with polystyrene contents higher than 50% presented baroplastic behavior and they could be processed at room temperature by compression molding and extrusion. The presence of itaconic acid did not affect polymer processing and significantly improved tensile resistance, increasing its toughness

Copolímeros casca-núcleo de poli(acrilato de butila) (núcleo) e poliestireno (casca) foram sintetizados por meio de polimerização em emulsão, conduzida em duas etapas. A adição de ácido itacônico como monômero funcional na polimerização do núcleo foi realizada para verificar seu efeito sobre suas propriedades mecânicas e de processamento. Os copolímeros foram caracterizados por espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia eletrônica de transmissão (MET), cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), espectrometria na região do infravermelho (FTIR) e calorimetria diferencial por varredura (DSC). A incorporação do monômero funcional foi confirmada por DSC e quantificada por titulação. A proporção de poli(acrilato de butila) e poliestireno influenciou diretamente o processamento e as propriedades mecânicas do polímero. Os copolímeros com teores de poliestireno acima de 50% foram processados por compressão e extrusão a temperatura ambiente, apresentando comportamento baroplástico. A presença do monômero funcional não alterou o processamento do polímero e melhorou significativamente sua resistência à tração, aumentando sua tenacidade / Core shell copolymers of poly(butyl acrylate) cores and polystyrene shells were synthesized in a two-stage emulsion polymerization. The addition of itaconic acid as functional monomer in the core polymerization was carried out in order to study its influence on polymer processing and mechanical properties. The copolymers were characterized by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC). The functional monomer incorporation was confirmed by DSC and quantified by titration. The poly(butyl acrylate) and polystyrene proportions had a direct influence on the polymer processing and mechanical properties. Copolymers with polystyrene contents higher than 50% presented baroplastic behavior and they could be processed at room temperature by compression molding and extrusion. The presence of itaconic acid did not affect polymer processing and significantly improved tensile resistance, increasing its toughness

Neste trabalho foram desenvolvidas micropartículas híbridas em pó constituídas de uma matriz biodegradável de quitosana incorporada de partículas de nanogéis biocompatíveis sensíveis à temperatura e/ou ao pH para controlar a liberação de cetoprofeno e aumentar sua solubilidade. Cetoprofeno foi encapsulado em nanopartículas de poli(Nvinilcaprolactama- co-ácido itacônico-co-dimetacrilato de etilenoglicol) (poli(NVCL-co- AI-co-EGDMA)-cetoprofeno), sintetizadas via polimerização por precipitação, as quais foram incorporadas em matriz de quitosana (95% desacetilada e Mv) com os objetivos de melhorar a adesão das micropartículas híbridas no local de liberação e de auxiliar no controle de liberação do fármaco. As micropartículas híbridas de quitosana/poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-cetoprofeno foram preparadas por interação eletrostática entre os polímeros dispersos em meio aquoso, seguida de secagem por pulverização (spray drying) a fim de melhorar a estabilidadedas micropartículas. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a influência das concentrações de monômeros e de iniciador no diâmetro hidrodinâmico (Dh) e na sensibilidade à temperatura e ao pH das partículas de nanogéis. Duas formulações de nanogéis contendo partículas com diferentes valores de Dh (R51 = 185,9 nm e R50 = 120,6 nm) foram utilizadas para a encapsulação de cetoprofeno. As morfologias das partículas de nanogel e das micropartículas híbridas foram avaliadas por microscopias eletrônicas de transmissão e de varredura, respectivamente. Calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foram utilizadas para analisar as propriedades térmicas, confirmar a encapsulação de cetoprofeno e avaliar qualitativamente a composição dos materiais e interações entre as matrizes poliméricas, respectivamente. Os resultados mostraram que o cetoprofeno foi amorfizado e encapsulado pela matriz de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA), com uma eficiência de encapsulação de 39,6% e 57,8% para as partículas R50 e R51, respectivamente. As matrizes poliméricas de quitosana e de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interagiram durante a sua mistura física e durante o processo de secagem, e a cristalinidade da quitosana diminuiu com a incorporação de partículas de nanogel em sua matriz. Os testes de liberação de cetoprofeno in vitro mostraram que as partículas de nanogéis conseguiram controlar a liberação de cetoprofeno e que liberaram 100% do fármaco encapsulado durante 52h de teste, na condição de pH 7,4 e a 37°C. Os testes também evidenciaram que o tamanho das partículas de nanogel foi o parâmetro que mais interferiu na difusão do cetoprofeno pelas partículas, e que a liberação de cetoprofeno foi mais acelerada para as partículas menores (reação R50). Nas mesmas condições de teste, a incorporação das partículas de nanogel na matriz de quitosana causou um retardo na liberação do cetoprofeno, devido à insolubilidade da quitosana no pH 7,4. E os resultados mostraram que para as micropartículas híbridas com maior concentração de partículas de nanogel com relação à massa de quitosana, a liberação de cetoprofeno foi menos acentuada. Isso ocorreu devido ao maior número de interações entre as matrizes poliméricas, o que limitou o contato das partículas de nanogel com o meio de liberação e diminuiu o grau de liberdade de suas cadeias poliméricas. / In this work, powdered hybrid microparticles composed by a chitosan biodegradable matrix embedded with biocompatible and thermo- and pH-responsive particles-based nanogels were developed and used to control the ketoprofen release and to increase its solubility. Ketoprofen was loaded in poly(N-vinylcaprolactam-co-itaconic acid-coethylene glycol dimethacrylate)-based nanogels (poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen) synthetized by precipitation polymerization, which were embedded in chitosan matrix (95% deacetilation and Mv) aiming to improve the mucoadhesive properties of hybrid microparticles on the targeted tissue and to support in the control of drug release. Hybrid microparticles of chitosan/poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen were prepared by electrostatic interactions between polymers dispersed in aqueous media and spray-dried in order to improve the microparticles stability. First, it was carried out a study about the influence of monomers and initiator concentrations in the size (hydrodynamic diameter) and thermo- and pH-responsiveness properties of particles-based nanogels. Two formulations of nanogels with different particle sizes (R51 = 185.9 nm e R50 = 120.6 nm) were used to encapsulate ketoprofen. The morphology of particles-based nanogels and hybrid microparticles was studied by transmission and scanning electron microscopies, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to study thermal properties, to confirm encapsulation of ketoprofen and qualitatively evaluate the composition of materials and interactions between polymeric matrices, respectively. The results showed that ketoprofen was converted from the crystalline to the amorphous state and was encapsulated by poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) matrix, with an encapsulation efficiency of 39.6% and 57.8%, for particles R50 and R51, respectively. Polymeric matrices of chitosan and poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interacted during their mixture and drying process, and chitosan crystallinity decreased as a result of the incorporation of particles-based nanogels in their matrix. In vitro release tests of ketoprofen showed that poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels controlled the delivery of ketoprofen and 100% of ketoprofen-loaded has been released after 52h of the tests, carried out in pH 7.4 at 37°C. These tests also showed that the particles-based nanogels size was the parameter that most interfered in the ketoprofen diffusion by particles and that the ketoprofen release from smaller particles (R50 reaction) was faster. Under the same conditions, the incorporation of poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels in chitosan matrix slowed the ketoprofen release, due to insolubility of chitosan in the media at pH 7.4. The results showed that hybrid microparticles with a higher concentration of particles-based nanogels, with respect to the mass of chitosan, the release of ketoprofen was less pronounced. It was due to the greater number of interactions between the polymer matrices, which limited the contact of particles-based nanogels with the media of release and reduced the degree of freedom of the polymeric chains.

Neste trabalho foram desenvolvidas micropartículas híbridas em pó constituídas de uma matriz biodegradável de quitosana incorporada de partículas de nanogéis biocompatíveis sensíveis à temperatura e/ou ao pH para controlar a liberação de cetoprofeno e aumentar sua solubilidade. Cetoprofeno foi encapsulado em nanopartículas de poli(Nvinilcaprolactama- co-ácido itacônico-co-dimetacrilato de etilenoglicol) (poli(NVCL-co- AI-co-EGDMA)-cetoprofeno), sintetizadas via polimerização por precipitação, as quais foram incorporadas em matriz de quitosana (95% desacetilada e Mv) com os objetivos de melhorar a adesão das micropartículas híbridas no local de liberação e de auxiliar no controle de liberação do fármaco. As micropartículas híbridas de quitosana/poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-cetoprofeno foram preparadas por interação eletrostática entre os polímeros dispersos em meio aquoso, seguida de secagem por pulverização (spray drying) a fim de melhorar a estabilidadedas micropartículas. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a influência das concentrações de monômeros e de iniciador no diâmetro hidrodinâmico (Dh) e na sensibilidade à temperatura e ao pH das partículas de nanogéis. Duas formulações de nanogéis contendo partículas com diferentes valores de Dh (R51 = 185,9 nm e R50 = 120,6 nm) foram utilizadas para a encapsulação de cetoprofeno. As morfologias das partículas de nanogel e das micropartículas híbridas foram avaliadas por microscopias eletrônicas de transmissão e de varredura, respectivamente. Calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foram utilizadas para analisar as propriedades térmicas, confirmar a encapsulação de cetoprofeno e avaliar qualitativamente a composição dos materiais e interações entre as matrizes poliméricas, respectivamente. Os resultados mostraram que o cetoprofeno foi amorfizado e encapsulado pela matriz de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA), com uma eficiência de encapsulação de 39,6% e 57,8% para as partículas R50 e R51, respectivamente. As matrizes poliméricas de quitosana e de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interagiram durante a sua mistura física e durante o processo de secagem, e a cristalinidade da quitosana diminuiu com a incorporação de partículas de nanogel em sua matriz. Os testes de liberação de cetoprofeno in vitro mostraram que as partículas de nanogéis conseguiram controlar a liberação de cetoprofeno e que liberaram 100% do fármaco encapsulado durante 52h de teste, na condição de pH 7,4 e a 37°C. Os testes também evidenciaram que o tamanho das partículas de nanogel foi o parâmetro que mais interferiu na difusão do cetoprofeno pelas partículas, e que a liberação de cetoprofeno foi mais acelerada para as partículas menores (reação R50). Nas mesmas condições de teste, a incorporação das partículas de nanogel na matriz de quitosana causou um retardo na liberação do cetoprofeno, devido à insolubilidade da quitosana no pH 7,4. E os resultados mostraram que para as micropartículas híbridas com maior concentração de partículas de nanogel com relação à massa de quitosana, a liberação de cetoprofeno foi menos acentuada. Isso ocorreu devido ao maior número de interações entre as matrizes poliméricas, o que limitou o contato das partículas de nanogel com o meio de liberação e diminuiu o grau de liberdade de suas cadeias poliméricas. / In this work, powdered hybrid microparticles composed by a chitosan biodegradable matrix embedded with biocompatible and thermo- and pH-responsive particles-based nanogels were developed and used to control the ketoprofen release and to increase its solubility. Ketoprofen was loaded in poly(N-vinylcaprolactam-co-itaconic acid-coethylene glycol dimethacrylate)-based nanogels (poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen) synthetized by precipitation polymerization, which were embedded in chitosan matrix (95% deacetilation and Mv) aiming to improve the mucoadhesive properties of hybrid microparticles on the targeted tissue and to support in the control of drug release. Hybrid microparticles of chitosan/poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen were prepared by electrostatic interactions between polymers dispersed in aqueous media and spray-dried in order to improve the microparticles stability. First, it was carried out a study about the influence of monomers and initiator concentrations in the size (hydrodynamic diameter) and thermo- and pH-responsiveness properties of particles-based nanogels. Two formulations of nanogels with different particle sizes (R51 = 185.9 nm e R50 = 120.6 nm) were used to encapsulate ketoprofen. The morphology of particles-based nanogels and hybrid microparticles was studied by transmission and scanning electron microscopies, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to study thermal properties, to confirm encapsulation of ketoprofen and qualitatively evaluate the composition of materials and interactions between polymeric matrices, respectively. The results showed that ketoprofen was converted from the crystalline to the amorphous state and was encapsulated by poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) matrix, with an encapsulation efficiency of 39.6% and 57.8%, for particles R50 and R51, respectively. Polymeric matrices of chitosan and poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interacted during their mixture and drying process, and chitosan crystallinity decreased as a result of the incorporation of particles-based nanogels in their matrix. In vitro release tests of ketoprofen showed that poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels controlled the delivery of ketoprofen and 100% of ketoprofen-loaded has been released after 52h of the tests, carried out in pH 7.4 at 37°C. These tests also showed that the particles-based nanogels size was the parameter that most interfered in the ketoprofen diffusion by particles and that the ketoprofen release from smaller particles (R50 reaction) was faster. Under the same conditions, the incorporation of poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels in chitosan matrix slowed the ketoprofen release, due to insolubility of chitosan in the media at pH 7.4. The results showed that hybrid microparticles with a higher concentration of particles-based nanogels, with respect to the mass of chitosan, the release of ketoprofen was less pronounced. It was due to the greater number of interactions between the polymer matrices, which limited the contact of particles-based nanogels with the media of release and reduced the degree of freedom of the polymeric chains.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Rice Husks (RH) can be regarded as an abundant lignocellulosic raw material in the Brazilian southern(se for somente regiões do RS, SC e PR fica South region, senão, tá ok) region, renewable and practically without economic added value able to be bioconverted into industrial and pharmochemical products of great interest. The main objective of this dissertation was to search the use of RH for the production of itaconic acid (IA) and, simultaneously, to contribute to the mitigation of a serious environmental problem arising from the improper disposal of the processing residues. For this, RHs were submitted to pressurized acid hydrolysis with diluted HNO3 and H3PO4in accordance with a statistical multivariate planning using Central Composite Rotatable Design (DCCR). The experiments showed that, at 145 °C and reaction time of 28 min, with 3,4% (v v-1) H3PO4, it was produced 44,4 g sugar L-1, by yield of 266,4 mg sugar g-1 RH. By using 3,76% (v v-1) HNO3, the best experimental was 135 ºC and reaction time of 35 min, resulting on a 42,0 g sugar L-1, by yield of 252,0 mg sugar g-1RH. Compared to the results obtained before in our group for chloridric RH hydrolysis, the outcomes of this work were better, considering the concomitant liberation of glucose, xylose and arabinose. However, no additional benefit was found by applying a RH pretreatment with NaOH and NH4OH. Previous fermentative tests were made to find the best conditions for the grown of the Aspergillus terreus (ATCC 7860) fungus in RH hydrolysate, submitting the fermentative process to a central compound experimental design in blocks, evaluating the variables initial pH, temperature, use of yeast extract (YE) and RH origin. 20 mL flasks were used for the batch experiments. The best experiment produced 1,9 g IA L-1, by yield of 132 mg AI g-1 sugars (or 11,4 mg AI g-1 RH), using chloridric hydrolysate (0,8% HCl v v-1), 145 ºC and reation time of 46 min; detoxification with CaO, fermentation medium 50:50 hydrolysate : potato dextrose solution, with 10,0 g YE L-1, initial pH 6,0, 152 h fermentation). The used analytical techniques were HPLC-DAD and -RID, and UV-visible spectrophotometry, including the figures-of-merit and validation of the developed methodologies. It was possible to demonstrate the viability of the production processes of IA from RH, in laboratory scale, contributing to the efforts to the development of the biotechnological research and scientific innovation. / A casca de arroz (CA) pode ser considerada matéria-prima lignocelulósica abundante na região sul-brasileira, renovável e quase sem valor comercial - passível de bioconversão em produtos de grande interesse industrial e farmoquímico. O principal objetivo deste trabalho foi investigar o aproveitamento da CA na produção de ácido itacônico (AI) e, simultaneamente, contribuir para a mitigação de grave problema ambiental oriundo da disposição imprópria deste resíduo de beneficiamento. Para tanto, a CA foi submetida à hidrólise ácida à pressão segundo planejamento estatístico multivariado, usando-se delineamento composto central rotacional (DCCR) para as hidrólises com HNO3 e H3PO4 diluídos. Os experimentos revelaram que, a 145 °C e 28 min de reação, com 3,4% (v v-1) H3PO4, foram produzidos 44,4 g de açúcar L-1, com rendimento de 266,4 mg de açúcar g-1 CA. Empregando-se 3,76% (v v-1) HNO3, a melhor condição experimental foi 135 ºC e 35 min de reação, produzindo-se 42,0 g açúcar L-1, com rendimento de 252,0 mg de açúcar g-1 CA. Comparados a resultados de hidrólises com HCl de trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo, os resultados foram superiores, considerando-se a liberação concomitante de glicose, xilose e arabinose. Nenhum benefício adicional foi obtido, porém, com o pré-tratamento da CA com NaOH e NH4OH. Ensaios fermentativos prévios foram feitos com o intuito de encontrar-se as condições mais adequadas ao crescimento do fungo Aspergillus terreus (ATCC 7860) no hidrolisado de CA, submetendo-se o processo fermentativo a planejamento experimental composto central, em blocos, avaliando-se as variáveis pH inicial do meio, temperatura, uso de extrato de levedura (EL) e origem da CA. Utilizaram-se frascos de 20 mL para os experimentos em batelada. O melhor experimento foi aquele que produziu 1,9 g AI L-1, com rendimento de 132 mg AI g-1 açúcares (ou 11,4 mg AI g-1 CA), usando-se hidrolisado clorídrico (0,8% HCl v v-1), temperatura de 145 ºC e 46 min de reação; destoxificação com CaO, meio de fermentação 50:50 hidrolisado : solução de dextrose de batata, com 10,0 g EL-1, pH inicial 6,0, 152 h de fermentação). As técnicas analíticas utilizadas foram HPLC-DAD e -RID, e Espectrofotometria UV-vis, apresentando-se figuras-de-mérito e validação das metodologias desenvolvidas. Foi possível demonstrar a viabilidade do processo de produção de AI a partir da CA, em escala de laboratório, contribuindo-se para o esforço do desenvolvimento da pesquisa biotecnológica e da inovação científica.