Orientador: Theo Guenter Kieckbusch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:52:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bierhalz_AndreaCristianeKrause_M.pdf: 2842843 bytes, checksum: cab45fbde17a0c38ebace1685ac8ac68 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Pectinas e alginatos são polímeros naturais com grande potencial de aplicação no desenvolvimento de filmes biodegradáveis, por serem materiais renováveis e obtidos a partir de diversas fontes a baixo custo. Atualmente, diversos estudos estão voltados ao desenvolvimento de tecnologia que controle o crescimento indesejável de microorganismos, pelo uso de embalagens ativas. Na presente pesquisa, foram desenvolvidos filmes simples de pectina e filmes compostos de pectina e alginato em diferentes proporções, reticulados com cálcio e contendo glicerol como plastificante. Foi avaliada a influência das concentrações de cálcio e do plastificante e do tempo de reticulação sobre as propriedades características dos filmes. A adição de natamicina como agente antimicrobiano também foi investigada. Os filmes foram preparados por casting, isto é, alíquotas da solução filme-formadora foram vertidas em moldes de acrílico e submetidas à gelificação e secagem. Devido ao alto poder gelificante do Ca++, filmes com baixo grau de reticulação foram inicialmente confeccionados (1º estágio). Estes préfilmes foram submetidos a uma reticulação complementar com imersão em uma solução mais concentrada de íons cálcio contendo plastificante. O alginato e a pectina mostraram-se compatíveis em todas as proporções, resultando em filmes com bom aspecto visual. O aumento da concentração de alginato diminuiu a solubilidade em água e o grau de intumescimento e aumentou a espessura, a resistência à tensão, a flexibilidade, a opacidade e a temperatura de transição vítrea dos filmes. Filmes pré-reticulados com 1% CaCl2.2H2O (13,60 mg Ca++/g biopolímero) na solução do 1º estágio, imersos durante 20 minutos em uma solução contendo 5% CaCl2.2H2O e 3% glicerol (2º estágio) apresentaram um compromisso entre alta resistência mecânica, boa aparência e baixa solubilidade em água. Esta formulação foi selecionada para a confecção dos filmes ativos contendo natamicina. A adição da natamicina provocou um aumento na permeabilidade ao vapor de água, na solubilidade em água e na opacidade, e uma redução na tensão na ruptura em relação aos filmes sem antimicrobiano. Determinações experimentais da massa de natamicina liberada em ensaios nos quais os filmes eram imersos em água apresentaram bom ajuste ao modelo difusional da segunda Lei de Fick, com valores de difusividade efetiva variando entre 9,53.10-9 e 9,22.10-12 cm2/s. A difusividade aumentou com a espessura e diminuiu com o aumento da concentração de alginato no filme / Abstract: Pectin and alginate are natural polymers with potential applications in the development of biodegradable package films, since they can be obtained at low cost from a large variety of renewable sources. There is a growing interest concerning the control of microbial activity in prepared food using active packaging. In this work, single and composite films based on alginate and pectin crosslinked with calcium ions and containing glycerol as plasticizer were prepared. The influence of calcium and glycerol concentrations and of the time of reticulation on the film characteristics was evaluated and the addition of natamycin as an active agent was investigated. The strong gelling power of Ca++ ions hinders smooth casting procedures so that a film with low degree of reticulation has to be initially confectioned by casting (1st stage). These pre-films are further crosslinked in a second contact with a more concentrated Ca++ solution containing plasticizer (2nd stage). Alginate and pectin were compatible in all proportions studied resulting in visually attractive films. Increasing the alginate concentration decreased film solubility in water and the swelling degree and increased the thickness, resistance to tensile stress, flexibility, water vapor permeability, opacity and glass transition temperature. Films pre-reticulated with 1% CaCl2.2H2O (13.60 mg Ca++/g biopolymer) in the solution of the 1st stage, immersed for 20 minutes in a 5% CaCl2.2H2O and 3% glycerol solution (2nd stage) showed a good compromise between high mechanical resistance, attractive appearance and low solubility in water. This formulation was selected for the manufacture of active films containing natamycin. Addition of natamycin promoted an increase in water vapor permeability, solubility in water and opacity and decreased the tensile strength when compared to films without the added anti-microbial agent. Experimental data of mass of natamycin released by immersion of the film in water were well fitted to Fick's second law diffusional model, with effective diffusivity values ranging from 9.53. 10-9 e 9.22.10-12 cm2/s. The diffusivity increased with the thickness and decreased with alginate concentrations in the film / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Paulo Jorge da Silva Bártolo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rezende_RodrigoAlvarenga_D.pdf: 29746268 bytes, checksum: 24e72154795e591bf70b4fc339cf0127 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A busca por soluções que resgatem a saúde e a dignidade de vítimas de acidentes ou com problemas de saúde, como perda ou danos de órgãos, tem motivado uma evolução acelerada da biofabricação. Novos materiais e técnicas de fabricação vêm sendo desenvolvidos rapidamente com o apoio dos recursos computacionais, que se torna parte imprescindível deste processo. O objeto de estudo desta tese vem ao encontro do desenvolvimento de ferramentas computacionais e procedimentos para a biofabricação, o que requer a utilização de um material biocompatível. O material em questão é o alginato, um hidrogel proveniente de algas pardas marinhas e que tem sido amplamente utilizado em diversos setores por mais de cinquenta anos. Uma caracterização mecânica do alginato é realizada, com auxílio de um reômetro de pratos e de um analisador dinâmico mecânico (DMA), bem como uma caracterização do comportamento químico, tal como o seu poder de inchamento (swelling) e o seu processo de reticulação (gelação), a fim de servirem como dados de alimentação para as aplicações das ferramentas computacionais, nomeadamente, o Ansys e a técnica de otimização dos algoritmos genéticos. O Ansys é utilizado na simulação do comportamento de escoamento do alginato puro. Já os algoritmos genéticos, como ferramentas de otimização de propriedades físicas de estruturas em alginato. / Resumo: A busca por soluções que resgatem a saúde e a dignidade de vítimas de acidentes ou com problemas de saúde, como perda ou danos de órgãos, tem motivado uma evolução acelerada da biofabricação. Novos materiais e técnicas de fabricação vêm sendo desenvolvidos rapidamente com o apoio dos recursos computacionais, que se torna parte imprescindível deste processo. O objeto de estudo desta tese vem ao encontro do desenvolvimento de ferramentas computacionais e procedimentos para a biofabricação, o que requer a utilização de um material biocompatível. O material em questão é o alginato, um hidrogel proveniente de algas pardas marinhas e que tem sido amplamente utilizado em diversos setores por mais de cinquenta anos. Uma caracterização mecânica do alginato é realizada, com auxílio de um reômetro de pratos e de um analisador dinâmico mecânico (DMA), bem como uma caracterização do comportamento químico, tal como o seu poder de inchamento (swelling) e o seu processo de reticulação (gelação), a fim de servirem como dados de alimentação para as aplicações das ferramentas computacionais, nomeadamente, o Ansys e a técnica de otimização dos algoritmos genéticos. O Ansys é utilizado na simulação do comportamento de escoamento do alginato puro. Já os algoritmos genéticos, como ferramentas de otimização de propriedades físicas de estruturas em alginato. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ângela Maria Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T04:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Girata_AnaKelly_M.pdf: 3155026 bytes, checksum: c60ce299846f01bde6490d2ea47e303f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A quitosana é um polissacarídeo obtido pela desacetilação da quitina e o alginato, um biopolímero extraído de algas. Ambos são atóxicos, biocompatíveis e facilitam a cicatrização de feridas. Por estas razões, podem ser empregados para a produção de curativos para o tratamento de lesões de pele. Além disso, muitos curativos têm incorporado compostos contendo prata para a prevenção e o controle de infecções bacterianas. Diante disso, este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de metodologia de produção de membranas constituídas por quitosana e alginato contendo um agente antimicrobiano à base de prata estabilizada (AlphaSan® RC2000) para aplicação na terapia de lesões de pele. As membranas produzidas foram caracterizadas quanto à morfologia de superfície, à espessura, à absorção de fluidos, à perda de massa quando em contato com diferentes fluidos, à capacidade de drenagem de água, à resistência mecânica, à citotoxicidade a fibroblastos, ao desempenho quanto à atividade antimicrobiana, à sensibilidade e irritabilidade dérmica. Os resultados mostraram que o aumento da quantidade de fármaco causa o aumento da opacidade e da espessura das membranas. A eficiência de incorporação do AlphaSan® RC2000 foi de até 99%. As membranas contendo o agente antimicrobiano foram capazes de absorver de 15 g a 42,3 g de fluido por grama de membrana. A maior perda de massa das membranas ocorreu em água e correspondeu a 27,5% em um intervalo de 168 horas. Para a capacidade de drenagem foram obtidos valores na faixa de 4.458 a 7.198g/m2dia. Os valores de resistência à tração variaram de 2 a 9 MPa. As membranas apresentaram eficácia contra Pseudomonas aeruginosa e Staphylococus aureus, citotoxicidade in vitro moderada a fibroblastos e foram classificadas como não irritantes e não sensibilizantes. As membranas foram capazes de liberar até 100% de prata presente em sua estrutura em 168h. O modelo que melhor se ajustou ao perfil de liberação foi o que combinou o modelo de cinética de primeira ordem e o de Lei das Potências. Diante desses resultados sugere-se que as membranas de quitosana-alginato obtidas apresentam bom potencial de uso como curativos na terapia de lesões de pele / Abstract: Chitosan is a polysaccharide obtained by deacetylation of chitin and alginate is a polymer extracted from algae. Both are nontoxic, biocompatible and facilitate wound healing. Because of these characteristics, these compounds can be employed for the production of dressings to treat skin lesions. Moreover, many dressings incorporate in their composition compounds containing silver, to prevent and control bacterial infections. Thus, this study aimed at developing a methodology for the production of membranes composed of the polysaccharides chitosan and alginate containing an antimicrobial agent based on stabilized silver (AlphaSan® RC2000) for application in the therapy of skin lesions. The produced membranes were characterized for surface morphology, thickness, absorption of fluids, mass loss in different fluids, water drainage capacity, mechanical resistance, cytotoxicity to fibroblasts and performance regarding antimicrobial activity. The attained results showed that increasing the amount of drug, the membranes became more opaque and thicker. The efficiency of incorporation of AlphaSan® RC2000 was up to 99%. The membranes containing the antimicrobial agent were able to absorb from 15 g to 42.3 g of fluid per gram of membrane. The highest membrane mass loss occurred in water and was correspondent to 27.5% in 168 hours. The water drainage capacity decreased as the concentration of the antimicrobial compound was increased, and values in the range of 4,458 to 7,198g/m2day were obtained. The values of tensile strength ranged from 2 to 9 MPa. The membranes showed efficacy against Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus, moderate in vitro cytotoxicity to fibroblasts and were classified as non-irritating and non-sensitizing. The membranes containing the drug were able to release up to 100% of the silver present in its structure in 168h. The model that best fitted the drug release profile consisted of a combination of a first-order kinetic model and of a Power Law model. These results suggest that the alginate-chitosan membranes obtained have good potential to be used as a curative in the therapy of skin lesions / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T13:04:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_WaniaSilveirada_M.pdf: 3219314 bytes, checksum: a77e30ab714e5583c0203c6f280b4bb0 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Polimeros naturais e sinteticos são utilizados como suporte ns imobilização de inúmeros tipos de recheio incluindo proteinas, enzimas, microorganismos, aditivos alimenticios, pesticidas e compostos com atividade farmacológica / Abstract: Natural and Synthetic Polymers are used as backing s detention of many types of fillings including proteins, enzymes, microorganisms, food additives, pesticides and compounds for pharmacological activity / Mestrado / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Meuris Gurgel Carlos da Silva, Edson Antonio da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Welter_RosileneAndrea_M.pdf: 2156279 bytes, checksum: 6cee14e80d11df1707c2f90723d31b09 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se o processo de troca iônica envolvendo os íons Cobre, Cádmio e Cálcio, sendo que os metais pesados, Cobre e Cádmio, foram avaliados devido a alta toxicidade, à sua presença em efluente industriais e a dificuldade na sua remoção quando em baixas concentrações, entretanto, acima do permitido pela legislação vigente. O trocador iônico utilizado foi o Alginato, que na presença de íons divalentes possui a capacidade de gelificar-se formando partículas aptas à utilização em operações de troca iônica. As partículas foram obtidas por diferentes formas: gotejamento, atomização ou ainda, emulsificação, contudo, cada método apresentou partículas com propriedades físicas distintas. O método de emulsificação resultou em partículas com diâmetro e granulometria satisfatórios para o processo de troca iônica em leito poroso, além de, dentre os métodos analisados, apresentar maior capacidade de troca iônica para o ensaio realizado em banho finito sob as mesmas condições operacionais. Portanto, os ensaios de equilíbrio de troca iônica para os sistemas binários envolvendo os íons Cu-Ca, Cd-Ca e Cu-Cd e para o ensaio ternário Cu-Cd-Ca, foram realizados em leito poroso, utilizando partículas obtidas por emulsificação, a vazão de 3 mL/min e pH de 4,5, sendo estes parâmetros operacionais definidos por estudos prévios. Os dados experimentais para os sistemas binários foram avaliados utilizando Isotermas de Adsorção Monocomponente que apresentaram comportamento satisfatório, entretanto os modelos de Isotermas de Adsorção Binária apresentaram melhor ajuste. O tratamento dos sistemas binários utilizando LAM Ideal e LAM, foram satisfatórios para o comportamento dos dados experimentais, entretanto, houve uma variação considerável do valor de Keq. Os coeficientes de atividade envolvendo os íons ligados a fase sólida apresentaram-se próximos a 1, ou seja, o sistema Metal-Alginato, está próximo à idealidade. O sistema ternário apresentou resultado insatisfatório para seu tratamento utilizando Isotermas de Adsorção Binária e o modelo Preditivo de LAM, sendo que apenas os modelos de Isotermas de Adsorção Ternária, Langmuir 4 parâmetros, Langmuir 6 parâmetros e Langmuir-Freundlich apresentaram resultados satisfatórios. / Abstract: In this work, it was studied the ion exchange process involving copper, cadmium and calcium ions. The heavy metals, copper and cadmium, were evaluated due to its high toxicity, its presence in industrial effluent and difficulty in its removal when in low concentrations, however, above permitted levels by law. Alginate was used as ionic exchanger. In the presence of high affinity ions, such as calcium, it has the ability to gelate and form rigid particles which are suitable for ion exchange operations. These particles were obtained from different methods, such as dripping, atomization and emulsification, however, each method resulted in particles with different physical properties. Emulsification method resulted in particles of suitable diameter and size for the ion exchange process in porous bed. Among the considered methods, it showed to be the one with higher ion exchange capacity, under the same operating conditions, for batch system experiments. Therefore, ion exchange equilibrium experiments for binary systems, involving Cu-Ca, Cd-Ca and Cu-Cd ions, and ternary system Cu-Cd-Ca, were conducted in porous bed, using particles obtained by emulsification, at a flow rate of 3 mL/min and pH 4.5. These operational parameters were defined by previous studies. Binary systems experimental data were evaluated using monocomponent adsorption isotherms, which showed good behavior, however, binary adsorption isotherms models showed higher accuracy. Binary systems treatment using Ideal LAM and LAM, were satisfactory for the experimental data behavior, however, there was a considerable variation in Keq values. Activity coefficients involving ions attached to the solid phase were close to 1, which means that the alginate-metal system is close to ideality. The ternary system showed unsatisfactory results for its treatment using binary adsorption isotherms and LAM predictive model, where just ternary adsorption isotherms, Langmuir 4 parameters, Langmuir 6 parameters and Langmuir-Freundlich models showed satisfactory results. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Theo Guenter Kieckbusch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:35:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarianaAltenhofenda_D.pdf: 13012501 bytes, checksum: 23a63960ceb6cf8d4c7d9672c06f5d58 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Filmes simples de alginato (FA) e filmes compostos de alginato e quitosana nas proporções 82,5:17,5 (FC1) e 65:35 (FC2), de baixo grau de reticulação com cálcio (0,04 g CaCl2.2H2O/g alginato) contendo glicerol como plastificante, foram confeccionados pela técnica de casting. Esses filmes foram submetidos a uma reticulação complementar por imersão durante 30 minutos em uma solução contendo 5g CaCl2.2H2O/100 mL. Filmes FA, FC1 e FC2 com espessura média de 48, 54 e 62 µm, respectivamente, apresentaram massa solubilizada em água de 0,15, 0,19 e 0,23 g/g massa seca, coeficientes de permeabilidade ao vapor de água de 4,04, 4,91 e 7,41 g.mm/m2.dia.kPa, intumescimento em água de 68, 102 e 195% (em massa), tensão na ruptura de 96, 75 e 59 MPa e alongamento na ruptura de 8,4, 12,5 e 17,1%. Esses valores assim como o conteúdo de cálcio e os espectros de FTIR indicaram que, nas condições experimentais utilizadas, a interação do alginato com os íons cálcio foi mais efetiva do que com a quitosana, não havendo indícios de formação de ligação amídica entre o alginato e a quitosana. A análise da Tg por DMA também indicou separação de fases entre os dois polímeros. Os filmes com 35% de quitosana apresentaram estrutura polimérica mais rugosa e heterogênea. As três formulações receberam sorbato de potássio (até 17 g/100g biopolímero) e natamicina (0, 0,5, 1, 2, 4 e 8 g/100g biopolímero) como agentes antimicrobianos, e o efeito antimicótico destes filmes frente às espécies Penicillium roqueforti, Penicillium commune e Debaromyces hansenii foi avaliado através do teste de difusão em ágar. O sorbato de potássio não apresentou efeito inibitório, e a natamicina foi eficiente a partir da concentração de 0,5 g/100g biopolímero para o filme de alginato puro e 1 g/100g biopolímero para os filmes compostos. Ensaios de liberação em água indicaram uma cinética muito lenta de liberação do antimicrobiano, sendo mais lenta para os filmes compostos, provavelmente devido à interações eletrostáticas entre a natamicina e a quitosana. Os coeficientes de difusão da natamicina encontrados foram da ordem de 10-11 cm2/s para FA e FC2 e de 10-12 cm2/s para FC1. A estrutura física menos compacta da matriz polimérica do FC2 acelerou a liberação da natamicina. Nas concentrações testadas, a adição da natamicina influenciou principalmente a cor, transparência, rugosidade e morfologia dos filmes. Os resultados obtidos permitem afirmar que os filmes desenvolvidos contendo natamicina apresentam excelente perspectiva de atuação como filmes ativos (antimicrobianos) para alimentos / Abstract: Films composed solely by alginate (FA) and two composite films with different mass proportions of alginate and chitosan, 82.5:17.5 (FC1) and 65:35 (FC2), were obtained by casting. Using glycerol as plasticizer, the films were partially crosslinked by adding calcium chloride (0.04 g CaCl2.2H2O/g alginate) to the film forming solution. The resulting soluble films were further crosslinked by total immersion in a CaCl2 solution (5g CaCl2.2H2O/100 mL) for 30 minutes. FA, FC1 and FC2 with an average thickness of 48, 54 and 62 µm, respectively, exhibited soluble mass in water of 0.15, 0.19 and 0.23 g/g dry matter, water vapor permeability coefficient of 4.04, 4.91 and 7.41 g.mm/m2.day.kPa, swelling in water of 68, 102 and 195% (mass basis), tensile strength of 96, 75 and 59 MPa and elongation at break of 8.4, 12.5 and 17.1%. The tendencies found for the physical properties, complemented with values of calcium content in the films and results of FTIR analysis indicated that under the experimental conditions used, ionic binding of alginate chains with calcium ions was more effective than with chitosan, and no evidence of amidic bonding between alginate and chitosan was found. DMA thermograms also indicated phase separation between the two polymers, showing two Tg's for composite films. Films with higher content of chitosan showed rougher surfaces and less homogeneous polymeric structure. The film formulations received potassium sorbate (up to 17 g/100g biopolymer) and natamycin (0, 0.5, 1, 2, 4 and 8 g/100g biopolymer) as antimicrobial agents, and their antimycotic effect against Penicillium roqueforti, Penicillium commune and Debaromyces hansenii was evaluated by the agar diffusion test. Potassium sorbate did not show inhibitory effect. Natamycin was effective at concentrations as low as 0.5 g/100g biopolymer for alginate film and 1 g/100g biopolymer for composite films. Diffusion experiments in water indicated very slow release kinetics of the antimicrobial, being markedly hindered for the composite films, probably due to electrostatic interactions between chitosan and natamycin. Diffusion coefficients in films were in the order of 10-11 cm2/s for FA and FC2, and 10-12 cm2/s for FC1. The addition of natamycin affected mainly the color, transparency, roughness and morphology of the films, in the tested concentration range. The results showed that the films containing natamycin obtained in the present work show excellent perspectives for acting as active films intended for food applications / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Meuris Gurgel Carlos da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kleinubing_SirleiJaiana_D.pdf: 11340317 bytes, checksum: a992fa50589d93601c1046723bfdc324 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Estudos no campo da biotecnologia ambiental tem buscado encontrar materiais alternativos para o tratamento de efluentes industriais, dentre os quais se destacam as algas marinhas marrons. O alginato e o seu principal polissacarídeo e a presença dos ácidos manuronico (M) e guluronico (G) neste biopolimero esta diretamente relacionada a capacidade de bioadsorcao de íons metálicos. As propriedades de adsorção de diferentes espécies metálicas individuais vem sendo largamente estudadas, embora a maioria dos efluentes industriais contenha varias espécies metálicas em mistura. Este trabalho teve como objetivo investigar o fenômeno de bioadsorcao em sistemas simples e binário, constituídos dos íons Cu2+ e Ni2+, utilizando alginatos comerciais e alga marinha Sargassum filipendula como bioadsorventes. O estudo com alginatos comerciais visou auxiliar na compreensão dos mecanismos envolvidos no processo de bioadsorcao pelas algas marrons. Dois tipos de alginatos com diferentes relações M/G foram avaliados em sistemas monocomponentes. O alginato com menor relação M/G apresentou maior capacidade de bioadsorcao de ambos os íons metálicos. Seguiu-se então o estudo com a alga marinha Sargassum filipendula como bioadsorvente. Inicialmente, foi feita a extração do acido alginico e sua caracterização quanto a relação M/G. Em seguida, foi realizada a identificação dos grupos funcionais presentes na alga que poderiam estar envolvidos no processo de bioadsorcao. Verificou-se que os grupos carboxílicos e álcoois presentes no alginato, grupos sulfatos presentes na fucoidana, e grupos aminos nos aminoácidos, são responsáveis pelas ligações com estes íons. Para a obtenção dos dados de equilíbrio, foram realizados experimentos de remoção individual e da mistura dos íons Cu2+ e Ni2+ pela alga marinha Sargassum filipendula em coluna de leito fixo. Diferentes modelos foram aplicados para ajustar o equilíbrio e o modelo desenvolvido por Silva (2001) para simular a dinâmica de bioadsorcao. A bioadsorcao dos íons metálicos quando puros em solução apresentou capacidades adequadas tanto para o Cu2+ como para o Ni2+. Para a condição binária, o fenômeno de troca seqüencial foi observado, onde o íon Cu2+ desloca o Ni2+ anteriormente bioadsorvido. O modelo de Silva (2001) se ajustou aos dados experimentais obtidos tanto na condicao simples como na binária. Foram estudados, ainda, três ciclos de bioadsorção/dessorção, sendo verificado que a alga manteve suas características de bioadsorcao, assim como o efeito competitivo entre os íons durante os três ciclos avaliados. / Abstract: Environmental biotechnology studies have been conducted using alternative materials in order to eliminate heavy metal ions from industrial effluents. Brown algae are an attractive materials, due to their large availability and their reduced participation in the vital functions of marine ecosystems. The main structural polysaccharide of the brown algae is alginate, constituted of two uronic acids, mannuronic (M) e guluronic (G), and these groups are directly related to its bioadsorption capacity. The adsorption of different heavy metal ions in single systems has been investigated. However, in real systems it is more common to observe several ions in solution, which may interfere and compete for adsorption sites. The aim of this work was to study the bioadsorption of Cu2+ and Ni2+ ions on Sargassum filipendula seaweed and on commercial alginate (single and binary systems), in order to evaluate the competition of different metallic ions for the adsorption sites of bioadsorbents. Two types of alginates with different M / G ratio were evaluated in single component systems. Alginate with the lower M / G ratios showed a higher biosorption capacity of both metal ions. Next, a study with the seaweed Sargassum filipendula as biosorbent was performed. Initially, the alginic acid was extracted and its M / G ratio was characterized. The functional groups present in the algae that could be involved in the process of biosorption were identified. These results indicated that the alcohols and carboxylic groups present in alginate, sulphate groups present in fucoidan, and amino groups in amino acids, are responsible for binding these ions. To obtain equilibrium data, experiments were carried out to remove ions Cu2+ and Ni2+ individuales or in mixture by Sargassum filipendula seaweed in fixed bed column. Different equilibrium models were used to adjust the experimental data and the model developed by Silva (2001) was employed to simulate the dynamic of biosorption. The biosorption of pure ions in solution showed adequate capacity for Cu2+ and Ni2+. For the binary condition, the phenomenon of sequential exchange was observed, where the Cu2+ ion displaces the previously bioadsorbed Ni2+ ion. The mathematical model of Silva (2001) was able to describe satisfactorily the experimental data obtained for single and binary conditions. With regard to biosorption performance for sorption/desorption cycles, metal uptake remained practically unaltered as well as the competition effect between the ions during three successive cycles. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ângela Maria Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:46:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bueno_CeciliaZorzi_M.pdf: 3065780 bytes, checksum: 051c879f446726b22022fb1e6230150c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A quitosana e o alginato são polissacarídeos atóxicos e biocompatíveis, além de apresentarem propriedades cicatrizantes. Tais características fazem com que esses compostos sejam muito apropriados para a confecção de curativos para o tratamento de lesões de pele. O foco do presente trabalho foi melhorar as propriedades de membranas de quitosana-alginato, preparadas pela produção controlada de agregados poliméricos. Inicialmente, fez-se um aumento de escala do processo com o objetivo de acelerar a produção das membranas. Nesta etapa foi analisada a influência das condições de operação sobre as propriedades do produto final. Em uma segunda etapa, testou-se a reticulação covalente das membranas com glutaraldeído. Na terceira etapa, foram avaliadas diferentes condições de reticulação iônica com CaCl2 e (NH4)2SO4, na tentativa de encontrar as concentrações de reticulantes ótimas, que resultassem em membranas com melhores propriedades mecânicas. Foi realizada também a inclusão dos surfatantes biocompatíveis Tween 80, Span 80 e Pluronic F68 na formulação do material, para tentar melhorar a distribuição das cadeias poliméricas e, consequentemente, as propriedades mecânicas. O aumento de escala levou a membranas com resistência à tração de 10,97MPa, alongamento na ruptura de 2,80%, absorção de água em 24 h de 5,67g/g e perda de massa em água após 1 semana de 6,84%. A reticulação com glutaraldeído não resultou em membranas satisfatórias, sendo estas muito quebradiças e de coloração amarelo escura. Quanto ao estudo de diferentes condições de reticulação iônica, as membranas referentes às concentrações de CaCl2 a 0,05M e (NH4)2SO4 a 0,05M, foram as que apresentaram propriedades mais adequadas, sendo sua resistência à tração de 19,43MPa, alongamento na ruptura de 3,17%, absorção de água de 5,28g/g e perda de massa em água de 4,56%. As membranas preparadas na presença de Tween 80 ou Pluronic F68 apresentaram aspecto bastante poroso e seção transversal lamelar, enquanto que o Span 80 não resultou em membranas de aspecto e maleabilidade satisfatórios. Observou-se para as membranas preparadas na presença de Tween 80 e Pluronic F68 resistência à tração de 1,54MPa e 0,98MPa, porcentagem de alongamento na ruptura de 2,06% e 1,96%, capacidade de absorção de água de 13,67g/g e 13,83g/g e perda de massa de 31,38% e 30,47%, respectivamente. As propriedades mecânicas destas membranas, inferiores às esperadas, permitiram verificar que a adição de surfatantes foi benéfica apenas do ponto de vista da distribuição polimérica do sistema. Porém, membranas porosas puderam ser obtidas por meio de um método de baixo custo e inédito na literatura, com potencial de aplicação extensível a outras áreas além da de curativos. / Abstract: Chitosan and alginate are non-toxic and biocompatible polysaccharides, which have healing properties. Such characteristics make these compounds very appropriate for the production of wound dressings. The focus of this work was to improve the properties of chitosan-alginate membranes prepared by the controlled production of polymeric aggregates. Initially, the process was scaled-up, aiming at accelerating membranes production. The influence of operational conditions on the final product properties was analysed. In a second step, the membranes were covalently crosslinked with glutaraldehyde. In a third step, different ionic crosslinking conditions with CaCl2 and (NH4)2SO4 were evaluated to find the optimal concentrations of crosslinking solutions, which might lead to more resistant membranes. Another used approach was the inclusion of the biocompatible surfactants, Tween 80, Span 80 and Pluronic F68, in the formulation of the membranes, with the purpose of improving the polymeric chains distribution in the system, which could, consequently, improve the mechanical properties of the membranes. The process scale-up led to membranes with tensile strength of 10.97MPa, elongation at break of 2.80%, water uptake after 24h of 5.67g/g and mass loss in water after 1 week of 6.84%. Crosslinking with glutaraldehyde resulted in very fragile and yellow dark membranes, which were not considered satisfactory. Membranes crosslinked with 0.05M CaCl2 and 0.05M (NH4)2SO4 presented better properties than the ones produced in the other conditions, having tensile strength of 19.43MPa, elongation at break of 3.17%, water uptake of 5.28g/g and mass loss in water of 4.56%. The membranes prepared with Tween 80 or Pluronic F68 had a very porous aspect and a lamellar cross-section, while membranes prepared with Span 80 were not considered satisfactory regarding its aspect and malleability. The properties of the membranes prepared with Tween 80 and Pluronic F68 were tensile strength of 1.54MPa and 0.98MPa, elongation at break of 2.06% and 1.96%, water uptake of 13.67g/g and and 13.83g/g and mass loss in water of 31.38% and 30.47%, respectively. The mechanical properties of these membranes were inferior to expected, leading to the conclusion that the use of surfactants improved only the polymeric distribution of the system. Despite that, porous membranes were obtained by a low cost and inedit method, having potential applications as wound dressings, as well as in other areas. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Angela Maria Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AnaPaula_D.pdf: 12266653 bytes, checksum: 0091b801b742b9245223c7939d5484c2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As membranas poliméricas destinadas ao tratamento de lesões cutâneas ou internas podem ser constituídas por vários tipos de polímeros, sendo a quitosana e o alginato compostos freqüentemente empregados para tal finalidade. Enquanto a quitosana é um aminopolissacarídeo derivado da quitina, o alginato é um polissacarídeo extraído de algas. Ambos são atóxicos, biocompatíveis e facilitam a cicatrização de feridas. Frente a isto, a obtenção de membranas de quitosana-alginato para serem utilizadas na terapia de lesões, como curativos, mostra-se de grande relevância. Neste contexto, este trabalho visou o desenvolvimento de metodologia escalonável de preparação e a caracterização de membranas de quitosana e alginato (contendo ou não bacitracina), empregando distintas condições controladas de vazão e agitação durante a mistura dos polissacarídeos. Em adição, o efeito da utilização do plastificante glicerol na preparação das membranas de quitosana-alginato, bem como a comparação das propriedades das mesmas às daquelas constituídas somente por quitosana, foi realizado. As membranas foram caracterizadas quanto à espessura, à capacidade máxima de absorção de diferentes soluções aquosas, à capacidade de drenagem de água, à perda de massa quando estocadas em água e em outros solventes, à resistência mecânica, à permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d¿água, à eficácia na proteção contra permeação de bactérias, à eficiência de incorporação de bacitracina, à morfologia de superfície antes e após a exposição à bacitracina, ao desempenho quanto à formação de halo de inibição antes e após a incorporação do fármaco e quanto ao desempenho in vivo. Os resultados mostraram que membranas de quitosanaalginato isentas de glicerol, capazes de absorver em torno de 19,2 g H2O/g membrana seca, com capacidade de drenagem de água de até 14.343 g/m2-dia, resistência à tração em torno de 30 MPa, eficazes contra a permeação de bactérias, com permeabilidade ao vapor d_ água de 2.678 g/m2-dia, eficiência de incorporação de bacitracina de até 25% e desempenho adequado in vivo foram obtidas pelo procedimento proposto, sugerindo assim, que as membranas de quitosana-alginato obtidas neste trabalho apresentam bom potencial para serem utilizadas como curativos temporários na terapia de lesões / Abstract: Polymeric membranes developed to treat cutaneous or internal lesions can be constituted by several types of polymers, being chitosan and alginate frequently employed for this purpose. While chitosan is a deacetylated derivative of chitin, alginate is a natural linear polysaccharide obtained from seaweed. Both polysaccharides are nontoxic, biodegradable and biocompatible, and in addition, show healing properties. In this way, the production of chitosan-alginate membranes designed to be used on lesion terapy, as wound dressings, is particularly relevant. In this context, this work focused the development of a reproducible and easy to scale up methodology to prepare and characterize chitosan-alginate membranes (containing or not bacitracin). Different controlled conditions of flow rate and stirring rate were employed during the mixture of both polysaccharides. In addition, the effects of glycerol utilization on chitosan-alginate membrane characteristics, as well as the comparison of the properties of the obtained membranes to those of membranes containing only of chitosan, was performed. The membranes were characterized regarding thickness, maximum uptake capacity of different aqueous solutions, water drainage ability, percentage of mass loss when stored in water and in other solvents, tensile strength and strain at break, permeability to water vapor and oxygen, effectiveness of protection against bacterial permeation, bacitracin incorporation efficiency, morphology before and after exposure to bacitracin, formation of inhibition zone before and after bacitracin incorporation and in vivo performance. The results obtained showed that glycerol-free chitosan-alginate membranes, able to absorb around 19.2 g H2O/g membrane, with water drainage ability up to 14,343 g/m2-day, tensile strength around 30 MPa, effective against bacterial penetration, with water vapor permeability around 2,678 g/m2-day, bacitracin incorporation up to 25% and adequate performance in vivo can be obtained by the proposed procedure, suggesting that the chitosan-alginate membranes obtained in this work have good potential to be used as temporary dressings on lesions terapy / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Úlceras crônicas necessitam de um longo tempo de tratamento, resultando em alto custo com cuidados médicos. A busca por novas substâncias terapêuticas cicatrizantes, atóxicas e de fácil acesso a população ganhou importância nos últimos anos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficácia da biomembrana de quitosana-alginato na cicatrização de úlceras cutâneas em ratos. Foram utilizados 40 ratos Wistar machos submetidos a duas úlceras dorsais por punch (1,5cm diâmetro), ambas tratadas com soro fisiológico (grupo SF) e biomembrana de quitosana-alginato (grupo BQA), por 2, 7, 14 e 21 dias pós-lesão e foram removidas somente no dia do sacrifício. Todos os animais receberam curativo oclusivo de gaze e esparadrapo. Foi calculado o índice de cicatrização das úlceras e por histomorfometria foi quantificado o infiltrado inflamatório, vasos sanguíneos, fibroblastos e colagênese, utilizando o software ImageJ. Por dosagem bioquímica foi quantificada a colagênese (OHP) e a participação neutrofílica (MPO). BQA aumentou o recrutamento de células inflamatórias na lesão no 2° dia (p=0,0134). No 7º dia, observou-se importante redução de MPO em relação ao 2º dia no grupo BQA (p=0,0326), enquanto SF apresentou-se superior a BQA (p=0,0043). BQA aumentou o recrutamento de fibroblastos no 7° (p=0,0275) e no 14° dia (p=0,0086), apresentou maior colagênese no 2º (p=0,0042) e 21º dias (p=0,0249), porém no 14º dia foi inferior a SF (P=0,0010). O grupo BQA no 7° dia apresentou-se estatisticamente mais reepitelizado que o grupo SF (p=0,0006). Sendo assim, a biomembrana de quitosana-alginato regulou a fase inflamatória e estimulou a colagênese, acelerando a cicatrização de úlceras em ratos. / Chronic wounds require a long treatment time, resulting in high-cost medical care. Therefore, the search for new natural therapeutic healing substances, non-toxic and easy access to population has gained importance in recent years. The purpose of this study was to evaluate the effectiveness of chitosan-alginate biomembrane on wound healing in rats. Two excisional wounds were performed by punch (1.5 cm diameter) on the dorsal of 40 male Wistar rats. Both wounds of each rat were treated with chitosan-alginate biomembrane (BQA group) and treated only with saline (SF group) for 2, 7, 14 and 21 days post-injury. All wounds received occlusive dressing with gauze and tape and the biomembranes were removed only in the sacrificed day. It was evaluated the re-epithelialization by wound healing rate and by histomorphometry was quantified the inflammatory cells, fibroblasts, blood vessels and collagenesis by ImageJ software. Myeloperoxidase assay (MPO) was performed to evaluate the neutrophilic infiltrate on injured tissue, and hydroxyproline assay (OHP) to evaluate the collagenesis. BQA increased the recruitment of inflammatory cells to wound, different from SF (p=0,0134) on 2nd day. On 7th day, regarding to MPO, BQA showed an important reduction relation to 2nd day (p=0,0326), whereas SF showed higher MPO than BQA (p=0,0043). BQA increased the recruitment of fibroblasts to wound on 7th (p=0,0275) and 14th (p=0,0086), showed higher collagenesis than SF on 2nd (p=0,0042) and 21st days (p=0,0249), however on 14th day SF was higher (p=0,0010). BQA showed more pronounced reepithelialization on 7th day than SF (p=0,0006). Chitosan-alginate biomembrane regulated the inflammatory phase and stimulated the collagenesis, accelerating the wound healing on rats.