Esse projeto visa a melhoria das propriedades mecânicas e de processabilidade do Poli(3-hidroxibutirato) (PHB) para futuras aplicações. Foram preparados filmes de blendas de PHB por dissolução em clorofórmio. Poli(etileno glicol), com massa molar de 300 (PEG) ou 4.000.000 g mol-1 (PEO), foi misturado em proporções de 5 a 30 % em massa e análises termogravimétricas (TG), de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e ensaios dinâmico-mecânicos (DMTA) foram realizadas para avaliar a miscibilidade da blenda. Foram também analisados filmes recém-preparados e filmes envelhecidos, para avaliar o avanço da cristalização e consequente alteração das propriedades dos filmes com o passar do tempo. Para isso foram feitas comparações visuais de imagens microscópicas da morfologia das blendas, obtidas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). As blendas foram analisadas quanto ao grau de cristalinidade através de análise calorimétrica (DSC) e de difratometria de raio-X. As curvas de DSC mostram uma redução da Tm do PHB com a adição de PEG e PEO, o que indica uma forte interação entre os polímeros. As análises de TG mostram uma etapa principal de degradação, evidenciando a miscibilidade entre os polímeros. A TG também mostra uma sensível redução na temperatura de degradação do PHB para concentrações acima de 10 % em PEG, o que é indesejável. Através do MEV nota-se que existe também uma segregação de fases que aumenta com o tempo de estocagem do material, levando à recristalização do PHB e sua consequente fragilização. A difração de raios-X nos mostra que a adição de PEG e PEO ao PHB traz uma redução considerável para a cristalinidade do sistema, e que o aumento de 5 % para 30 % no teor de PEG é responsável por apenas uma pequena redução na cristalinidade, mas uma considerável redução na recristalização sofrida pela blenda com o tempo de estocagem. As análises de DMTA mostram que as blendas possuem módulo de armazenamento similar ao de polímeros flexíveis, evidenciando uma efetiva tenacificação do PHB. Amostras utilizando PEO apresentam maior rigidez do que as amostras contendo PEG. / This project aims the enhancement of both processability and mechanical properties of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) for future applications. Films of blends of PHB and poly(ethylene oxide) were prepared by chloroform solution casting and evaporation. Poly(ethylene oxide) having molar mass of 4,000,000 (PEO) or 300 g.mol-1 (PEG) was blended in proportion of 5 to 30 wt %, Thermogravimetric Analysis (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic-Mechanic Analysis (DMTA) were performed in order to evaluate the miscibility of the blends. As-cast and aged films were also compared in order to analyze the crystallization progress and the consequent changes in the blends properties due to the aging process. For this, visual comparison was drawn between microscopy pictures obtained through scanning electron microscopy (SEM). The blends have their crystallinity degree determined by analyzing their X-ray diffraction curves. The DSC curves show a reduction at the PHBs Tm as the mass percentage of PEG increases, indicating a strong interaction in between the polymers. The TG and DTG analyses reveal a single main degradation step, what denotes miscibility in between the polymers. The TG also shows a considerable reduction of the PHBs degrading temperature for PEG concentrations over 10 %, which is undesirable. Through SEM one can note a phase segregation that increases with storaging time, leading to further crystallization of PHB and its subsequent enbrittlement. The X-ray diffraction curves show that the PEG and PEO bring a considerable crystallinity reduction to the system, and that the increasing of PEG content from 5 to 30% has only a minor effect per se, though also a considerable reduction of the perfection undergone by the system with storage time. The DMTA shows that the blends have a storage modulus similar to the one of flexible polimers, hence showing an effective PHB toughening. Samples containing PEO are more rigid than those containing PEG.

No Brasil, o uso da Inseminação Artificial em tempo fixo (IATF) vem crescendo rapidamente, uma vez que elimina a necessidade de observação do cio e induz a ciclicidade de vacas em anestro (MADUREIRA et al., 2004). Na maioria dos protocolos de IATF, empregam-se dispositivos de liberação sustentada de progesterona (P4) introduzidos na cavidade vaginal. Estes dispositivos são, na sua grande maioria, importados e confeccionados com uma armação de nylon, recoberta com silicone e progesterona. Visando a diminuição dos custos de produção e impacto ambiental, Pimentel (2006) confeccionaram dispositivos vaginais de liberação sustentada de progesterona, empregando uma mistura biopolimérica de PHB (Poli-hidroxibutirato) e PCL (poli-ɛ-caprolactona), para utilização no controle farmacológico do ciclo estral de vacas. No presente trabalho, foi estudado o mecanismo pelo qual, a progesterona é liberada da mistura biopolimérica (PHB46%+PCL46%+P48%). Para o estudo da cinética de liberação de P4 foram utilizados dispositivos (n=21) para experimento in vivo, onde foram introduzidos na cavidade vaginal das vacas e coletados a cada 24 horas durante 7 dias. Para experimentos in vitro foram utilizados 12 dispositivos que foram colocados em dissolutor de comprimidos e foram retirados em triplicata a cada 24 horas por 4 dias. Foi realizado experimento para avaliação da distribuição e quantidade de P4 em dispositivos de duas partidas diferentes em diversos pontos. A cinética de liberação de 4 tipos de dispositivos compostos de PHB+PCL+P4+ IrganoxB215® adicionados ou não de um protetor anti raios ultra violeta ( Tinuvin®) foi avaliada. Foi observado que a cinética de liberação de P4 se comportou de forma diferente entre sistemas in vivo e in vitro; em sistema in vivo foi de forma linear (R2=0,929), sugerindo que a progesterona possa ser liberada de acordo com o mecanismo de ordem zero e in vitro a liberação pode ser explicada pelo modelo matemático de Higuchi (R2=0,99) com o coeficiente de difusão calculado conforme a segunda lei de Fick foi de 2,09 x10-8 (cm2/s). Observou-se que a P4 no dispositivo está distribuída uniformemente (P= 0,519) e que aditivos e diferentes proporções de PHB+PCL não influenciaram a liberação de P4 por um período de 96 horas de testes in vitro. / In Brazil, the use of fixed-time artificial insemination (TAI) has been growing rapidly since it eliminates the need for estrus detection and induce cyclicity in anestrous cows (MADUREIRA et al., 2004). In most TAI protocols, devices are employed for the sustained release of progesterone (P4) introduced into the vaginal cavity. These devices are mostly imported and made with a nylon frame, covered with silicone and progesterone. Seeking to reduce production costs and environmental impact, Pimentel (2006) crafted devices for the sustained release vaginal progesterone, using a mixture biopolymer PHB (poly-hydroxybutyrate) and PCL (poly-ɛ-caprolactone), for use in pharmacological control estrous cycle of cows. In the present work was to study the mechanism by which the progesterone is released from the mixture biopolymers (PHB46 PCL46% +% +% P48). To study the kinetics of release of P4 device was used (n = 21) for in vivo experiment, where they were introduced into the vaginal cavity of cows and collected every 24 hours for 7 days. For in vitro experiments were used 12 devices were placed in dissolutor tablets and were taken in triplicate every 24 hours for 4 days. Experiment was conducted to assess the distribution and amount of P4 in two matches and different devices on several points. The release kinetics of four types of devices composed of PHB + PCL + P4 + IrganoxB215 ®, added to a protective anti ultraviolet rays (Tinuvin ®) was evaluated. It was observed that the kinetics of release of P4 behaved differently between systems in vivo and in vitro, the in vivo system was linear (R2 = 0.929), suggesting that progesterone may be released according to the mechanism of order zero and in vitro release can be explained by the mathematical model of Higuchi (R2 = 0.99) with the diffusion coefficient calculated according to Fick\'s second law was 2.09 x10-8 (cm2 / s). It was noted that a P4 is evenly distributed on the device (P = 0.519) and additives that different proportions of PHB and PCL + did not influence the release of P4for a period of 96 hours of in vitro tests.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-11T18:42:28Z No. of bitstreams: 1 2016 - K?nia Let?cia Ferreira Pessanha.pdf: 2366902 bytes, checksum: 926a4615f4a193d9328fe681ce73019f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T18:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - K?nia Let?cia Ferreira Pessanha.pdf: 2366902 bytes, checksum: 926a4615f4a193d9328fe681ce73019f (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / CNPq / The use of synthetic materials derived from non-renewable sources has generated a high environmental impact, which required from the industry, the development of polymeric materials based on biodegradable polymers. Polysaccharides such as starch, are capable of forming low cost homogeneous edible films, resulting in aggregate value to the food due to the film increased biodegradability and increased shelf life of packaged food by the possibility of adding antioxidants, nutrients and natural pigments, which raise the nutritional and organoleptic characteristics of the product. This work was aimed at developing and evaluating, chemically and physically, films from filmogenic solutions (SF) developed with cassava starch, freez-dried acai and glycerol, through spreading technique casting. After preparation under controlled conditions, SF were dried at 30 ? 5 ? C for 24 hours in an oven with forced air circulation. The resulting films were unmolded and stowed in relative humidity controlled at 52.9% for six days for further characterization. The developed films were characterized as the quantification of anthocyanins by High-Performance Liquid Chromatography (HPLC), Antioxidant Capacity by ABTS? + and ORAC, thickness, water solubility, permeability to water vapor (PVA), water activity (Aw) , contact angle, optical properties and mechanical properties. At the same time a control film was elaborated (without the addition of acai) that underwent the same physical tests. The results indicated that the addition of acai pulp enabled the development of an edible plastic rich in anthocyanins and higher antioxidant capacity (150,70 ?mol Trolox) than fruist like strawberry and raspberry. The anthocyanins had a higher interaction with the starch molecules, probably through the hydroxyl of both which established hydrogen bonds allowing immobilization of anthocyanins in the film, which was advantageous given the high instability of anthocyanins. The polymeric matrix added with freeze-dried acai had its thickness increased which caused an increase of the PVA, reduction of water solubility and water activity, the latter two being advantageous parameters for a food package. Regarding the mechanical properties, it was observed that the rupture power in drilling and deformation were reduced. In the pull test there was a reduction of stress at break and modulus of elasticity. The deformation in traction showed higher results, indicating that the addition of the freeze-dried acai increased film flexibility. As for color, the film presented a darker color compatible with the fruit, with a potential use for packaging of dark foods. / O uso de materiais sint?ticos oriundos de fontes n?o renov?veis tem gerado um alto impacto a n?vel ambiental, o que demanda da ind?stria o desenvolvimento de materiais a base de pol?meros biodegrad?veis. Polissacar?deos como o amido, t?m a capacidade de formar filmes comest?veis, homog?neos e de baixo custo, gerando valor agregado aos alimentos devido ? maior biodegradabilidade dos filmes e aumento da validade comercial do alimento embalado pela possibilidade da adi??o de compostos antioxidantes, nutrientes e pigmentos naturais ao filme, o que pode elevar as caracter?sticas nutricionais e organol?pticas do alimento. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar, qu?mica e fisicamente, filmes a partir de solu??es filmog?nicas (SF) elaboradas com amido de mandioca, a?a? liofilizado e glicerol, atrav?s da t?cnica de espalhamento casting. Ap?s o preparo sob condi??es controladas, as SF foram desidratadas a 30?C ? 5 ?C por 24h em estufa com circula??o de ar for?ada. Os filmes resultantes foram desenformados e acondicionados em umidade relativa do ar controlada a 52,9% por seis dias para posterior caracteriza??o. Os filmes foram caracterizados quanto a quantifica??o de antocianinas por Cromatografia L?quida de Alta Efici?ncia (CLAE), capacidade antioxidante por ABTS?+ e ORAC, espessura, solubilidade em ?gua, permeabilidade ao vapor de ?gua (PVA), atividade de ?gua (Aw), ?ngulo de contato, propriedades ?pticas e propriedades mec?nicas. Concomitantemente foi elaborado um filme controle (sem adi??o de a?a?) que foi submetido aos mesmos testes f?sicos. Os resultados indicaram que a adi??o do a?a? liofilizado permitiu o desenvolvimento de um filme pl?stico rico em antocianinas e com alta capacidade antioxidante (150,70 ?mol Trolox) superior a frutas como o morango e framboesa. As antocianinas tiveram uma alta intera??o com as mol?culas de amido, provavelmente atrav?s das hidroxilas de ambos que estabeleceram liga??es de hidrog?nio permitindo a imobiliza??o das antocianinas no filme, o que foi vantajoso visto a instabilidade das antocianinas. A matriz polim?rica adicionada de a?a? liofilizado teve sua espessura aumentada o que provocou aumento da PVA, redu??o da solubilidade em ?gua e da atividade de ?gua, sendo estes dois ?ltimos par?metros vantajosos para uma embalagem de alimentos. Quanto ?s propriedades mec?nicas, observou-se que a for?a de ruptura e a deforma??o na perfura??o foram reduzidas. No teste de tra??o houve redu??o da tens?o na ruptura e no m?dulo de elasticidade. A deforma??o na tra??o apresentou maior resultado, indicando que a adi??o do a?a? liofilizado aumentou a flexibilidade do filme. Quanto a cor, o filme apresentou colora??o escura compat?vel com o fruto, com potencial uso para embalagem de alimentos escuros.

Polihidroxialcanoatos (PHA) produzidos por Pseudomonas sp. LFM046 a partir de carboidratos e ácido propiônico contem monômeros com número ímpar e par de carbonos, representando um bom modelo para o estudo do metabolismo de propionato. Genes relacionados ao ciclo do 2-metilcitrato foram encontrados em todas as espécies de Pseudomonas compondo um operon prpRBCAcnMprpFD. Genes da via do metilmalonil-CoA não foram encontrados em Pseudomonas. Genes da <font face=\"Symbol\">a-oxidação de propionato foram encontrados apenas em P. aeruginosa. A análise de um mutante prp obtido por inserção de transposon revelou que estava mutado no gene prpB, relacionado ao ciclo do 2-metilcitrato. A análise de mutantes obtidos por radiação ultravioleta revelou que dois devem estar afetados em via menos relevante para o metabolismo de propionato e outros dois na ativação desse ácido orgânico. Experimentos com propionato marcado (1C13) demonstraram que as vias do oxobutirato, do metimalonil-CoA e do 2-hidroxiglutarato não devem contribuir para o metabolismo de propionato em Pseudomonas sp. LFM046. / Polyhydroxyalkanoates (PHA) produced by Pseudomonas sp. LFM046 from carbohydrates and propionic acid contains monomers with odd and even number of carbons, representing a good model to study the propionate metabolism. Genes related to 2-methycytrate cycle were found in all Pseudomonas species organized in an operon prpRCAAcnMprpFD. Genes related to the methylmalonyl-CoA pathway were not found in Pseudomonas. Genes related to the propionic <font face=\"Symbol\">a-oxidation were found only in P. aeruginosa. Analysis of a prp mutant obtained by transposon insertion revealead that it was mutated in prpB gene, related to the 2-methylcytrate cycle. The analysis of mutants obtained using ultraviolet radiation showed that two should be affected in less relevant propionate metabolism pathways and other two in the activation of this organic acid. Experiments with labeled propionate (113C) demonstrated that the oxobutyrate, methylmalonil-CoA and 2-hydroxyglutarate pathways should not contribute to the propionate metabolism in Pseudomonas sp. LFM046.

Visando o desenvolvimento de materiais biodegradáveis para embalagens, blendas de amido/quitosana estruturadas com nanopartículas de montmorilonita (MMT) ou nanofibras de bambu (NFBs) em concentrações de (0,0; 0,5 e 1,0) g de NPs/100 g de polímero foram obtidas pelas técnicas de casting e extrusão. Os bionanocompósitos obtidos das duas técnicas foram caracterizados, bem como foi avaliada a influência da dispersão das nanopartículas sobre as principais propriedades físico-químicas dos bionanocompósitos. Para os filmes produzidos de blendas de amido/quitosana por casting, foram avaliadas as proporções de (5/0; 3,75/0,25; 2,5/2,5; 1,25/0,75 e 0/1) g/100 g base polímero, e a adição dos reforçadores na solução filmogênica. Observou-se uma dispersão assim como uma intercalação satisfatória da MMT nos bionanocompósitos, confirmadas pelas mudanças da cristalinidade devido ao deslocamento do pico característico de 7,2 º para 5,2 º; e os filmes estruturados com NFBs apresentaram variações nas frequências vibracionais dos arranjos moleculares indicando a formação de ligações fortes entre as blendas e os reforçadores. A partir da extrusão da mistura de homo pellets e pellets masterbatch, das blendas de amido/quitosana nas proporções de (100/0; 75/25 e 50/50) g/100 g, foram obtidos compósitos em processo contínuo os quais exibiram propriedades qualitativas satisfatórias assim como mudanças de cristalinidade e interações moleculares. Em relação às propriedades mecânicas, os bionanocompósitos apresentaram um aumento da resposta à tensão assim como da elongação e módulo de elasticidade em relação às concentrações dos reforçadores em cada umas blendas avaliadas. Por outro lado, tanto a formação das blendas como as interações dos reforçadores modificaram significativamente a rede tridimensional dos filmes em relação à taxa de transferência de vapor de água, obtendo-se valores de (155 e 139) g m-2 d-1 para os compósitos obtidos da blenda amido/quitosana 100/0 estruturados com (0,5 e 1,0) g MMT/100 g, respectivamente. Os valores de PVA obtidos são inferiores aos reportados por produtos comerciais como o (PBS) Bionolle&trade; (330 g m-2 d-1) e (PBAT) Ecoflex&reg; (272 g m-2 d-1). Neste trabalho foi possível desenvolver um material promissor com características diferenciadas e alta aplicabilidade no setor de embalagens biodegradáveis para uso industrial. / Aiming at the development of biodegradable packaging materials, starch/chitosan blends structured with montmorillonite nanoparticles (MMT) or bamboo nanofibers (NFBs) at concentrations of (0.0,0.5 and 1.0) g NPs/100 g of polymer were obtained by the casting and extrusion techniques. The obtained bio-nanocomposites were characterized, as well as, how the dispersion of nanoparticles influenced the main physicochemical properties of the films. For the films from starch/chitosan blends produced by the casting method, the proportions of (5/0, 3.75/0.25, 2.5/2.5, 1.25/0.75 and 0/1) g/100 g based on polymer, were tested and the introducing of the reinforcers into filmogenic solution were evaluated. Satisfactory dispersion and exfoliation of MMT in bio-nanocomposites were confirmed by changes of crystallinity due to displacement of the characteristic peak from 7.2 ° to 5.2 °. In the same way, films structured with NFBs showed variations of the vibrational frequencies of the molecular arrangements indicating strong bonds between the polymer blends and the reinforcers. By the extrusion from the mixture of homo pellets and masterbatch pellets, from starch/chitosan blends at proportions of (100/0, 75/25 and 50/50) g/100 g, the obtained films have exhibited changes of the crystallinity and the molecular interactions. In relation to mechanical properties, the films presented increase of the tension response as well as the elongation and modulus of elasticity in relation to the reinforcer concentration in each evaluated blend. On the other hand, the formation of polymer blends and the interactions of reinforcers with the matrix changed significantly the three-dimensional network and consequently the water vapor transmission (WVT). Films produced from starch/chitosan 100/0, nanostructured with (0.5 and 1.0) g MMT/100 g, exhibited lower values of WVT 155 e 139) gm-2 d -1, respectively, when compared to commercial products such as Bionolle &trade; (PBS) 330 g m-2 d-1) and (PBAT) Ecoflex&reg; (272 g m-2 d-1). In this work, it was possible to develop a promising material with desired characteristics in the biodegradable packaging sector with wide application in the industry.

Os Polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres naturais, acumulados por diversos microorganismos como reserva de carbono e energia, sendo hoje considerados a melhor alternativa para o plástico tradicional, devido às suas propriedades biodegradáveis e biocompatíveis. Escherichia coli é considerada um hospedeiro ideal para a produção de PHAs, devido a várias vantagens sobre outros microrganismos. Linhagens de Escherichia coli foram avaliadas com o intuito de escolher aquela que apresentasse as melhores características como hospedeira dos genes envolvidos na produção dos PHAs. A linhagem E. coli LS5218 apresentou os melhores resultados de consumo das diferentes fontes de carbono avaliadas, assim como as melhores velocidades de crescimento. Esta linhagem tem a capacidade de produzir, além do P3HB, o copolímero P3HB-co-3HV. Os resultados obtidos a partir dos cultivos em frascos agitados demonstraram que a linhagem E. coli LS5218 consegue produzir P3HB, correspondendo a cerca de 40% da massa seca celular. A limitação do crescimento nos cultivos em biorreator, mediante o controle da velocidade de alimentação da fonte de carbono e nitrogênio, favoreceu a síntese e acúmulo do polímero. A análise de fluxos metabólicos indicou que existe uma considerável perda de carbono na forma de CO2, devido ao suprimento de NADPH pela isocitrato desidrogenase. A análise de modos elementares aponta que, para se atingir desempenhos melhores, o fluxo na via das pentoses deveria ser aumentado significativamente, de forma a que todo o NADPH para biossíntese de P3HB fosse suprido por essa via, e, que o fluxo no ciclo de Krebs deveria ser o menor possível, suprindo apenas a demanda de precursores para a biossíntese de biomassa residual. Finalmente, foi possivel obter, embora em pequenas quantidades, acúmulos do copolimero a partir de E. coli LS5218 expressando os genes de C. necator. A partir destes resultados, fica evidente que a utilização da linhagem LS5218 é interessante sob o ponto de vista industrial, devido ao fato de ela utilizar eficientemente fontes de carbono, e ter a capacidade de acumular o P3HB e seu copolímero P3HB-co-3HB. / The Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are natural polyesters accumulated by several microorganisms as a source of carbon and energy, now considered as the best alternative to the traditional plastic due to their biocompatible and biodegradable properties. Escherichia coli is considered an ideal host for the production of PHAs, due to several advantages over other microorganisms. Escherichia coli strains were evaluated in order to choose the one that presented the best characteristics as a host of genes involved in the production of PHAs. The strain E. coli LS5218 showed the best results in terms of consumption of different carbon sources being tested and the best growth rates. This strain has the ability to produce the P3HB and additionally, the copolymer P3HB-co-3HV. The results from the cultivation in shaked flasks showed that the strain E. coli LS5218 can produce P3HB, corresponding to 40% approximatelly of the dry cell mass using glucose as carbon source. Limiting the growth of cultures in a bioreactor by controlling the feeding speed of the carbon and nitrogen source, favored the synthesis and accumulation of the polymer. Analysis of the metabolic flux indicated that a considerable loss of carbon in the form of CO2 due to NADPH supply by the isocitrate dehydrogenase. Elemental analysis shows that to achieve better performance, the flow of the pentose pathway should be substantially increased, in order to all the NADPH for the biosynthesis of P3HB can be supplied by this pathway and that the flow in the Krebs cycle should be as small as possible, only to supply the demand of precursors for the biosynthesis of residual biomass. Finally, it was possible to obtain, although in small quantities, accumulation of the copolymer using E. coli LS5218 expressing the genes of C. necator. From these results it is evident that the use of LS5218 strain is interesting from the industrial point of view due to the fact of efficiently utilize carbon sources and have the capacity of accumulate the P3HB and its copolymer P3HB-co-3HB.

O objetivo deste estudo foi avaliar, por meio de uma análise histológica e histométrica, o processo de reparo ósseo em osteotomia mandibular e interface entre tecido ósseo e parafusos utilizando um sistema de fixação interna biodegradável de 2,0mm. Seis cães foram submetidos a uma osteotomia vertical unilateral realizada entre o 3&ordm; e o 4&ordm; pré-molares mandibulares (lado experimental), estabilizada com aplicação de duas placas de quatro furos e parafusos manufaturados com ácido poli-L-DL-lático (70:30). No lado mandibular contra-lateral (lado controle) foi realizada apenas uma demarcação óssea superficial na cortical vestibular e metade do sistema de FI (duas placas de dois furos) foi utilizado. Após 2 e 18 semanas os animais foram eutanasiados e as regiões de osteotomia e interface entre tecido ósseo e parafusos foram removidas para análise microscópica. Cada parafuso foi seccionado no seu longo eixo e a região de osteotomia foi dividida igualmente em três partes: a parte superior próxima ao processo alveolar foi denominada Terço de Tensão (TT), a parte inferior de Terço de Compressão (TC) e a parte entre TT e TC, Terço Intermediário (TI). A análise histológica mostrou no período de 2 semanas, áreas de contato ósseo direto entre a superfície do parafuso e o tecido ósseo lamelar original. No período de 18 semanas, um tecido conjuntivo não mineralizado composto por três camadas microscopicamente distintas foi observado na interface entre tecido ósseo e parafusos. Nesta área, não houve diferença estatisticamente significante no contato entre tecido ósseo e parafusos entre os lados controle e experimental em ambos os períodos analisados. Na área de osteotomia foi observada, em 18 semanas, união entre os fragmentos ósseos caracterizada por trabéculas ósseas interconectadas e alguns sistemas osteonais neofomados. Diferença estatisticamente significante de neoformação óssea foi verificada entre o TT, TI e TC (p=0,019). Em conclusão, o sistema biodegradável utilizado neste estudo permitiu a ocorrência do reparo ósseo na região de osteotomia devido ao ambiente biomecânico criado e as características teciduais adjacentes aos parafusos biodegradáveis foram altamente influenciadas pelas propriedades do ácido poli-L-DL-lático (70:30). / The aim of this study was to evaluate histologic and histometrically the bone repair in mandibular body osteotomy and bone-screw interface after using a biodegradable 2.0-mm internal fixation system. Six dogs were subjected to an unilateral osteotomy in mandibular body (experimental side), which was stabilized by applying two 4-hole plates manufactured with poly-L-DL-lactic acid (70:30). In the opposite side (control side), a superficial demarcation on the buccal cortical was performed and half of the IF system (two 2-hole plates) was applied. After 2 and 18 weeks, the dogs were euthanized and the osteotomy site and the bone-screw interface were removed for microscopic analysis. Each screw was sectioned along its long axis and the osteotomy sites were divided equally into three parts: the upper part was labelled the Tension Third (TT), the lower part Compression Third (CT), and the part between the TT and CT Intermediary Third (IT). Histologic analysis showed areas of direct contact between the screw surface and the parent lamellar bone at 2 weeks. At 18 weeks, three microscopically distinct layers at the bone-screw interface were noted. No statistically significant difference was observed in the bone-to-screw contact between the control and experimental sides for each time point. At the osteotomy sites, union between the bone fragments was observed at 18 weeks characterized by interconnected parallel-fibered bone trabeculae and some newly formed osteonal systems. Statistically significant difference of newly formed bone among TT, IT and CT (p=0.019) was observed. In conclusion, the biodegradable IF system used in this study was able to allow the bone repair at the osteotomy site due to the biomechanical environment created and the characteristics of the tissue adjacent to the biodegradable screws were highly influenced by the properties of the poly-LDL- lactic acid (70:30).

Neste trabalho, desenvolvemos blendas de polímeros biodegradáveis e polímeros condutores com objetivo de avaliar o potencial destes materiais para uso em aplicações biomédicas. O polímero condutor polipirrol (PPY) e os polímeros biodegradáveis poli(-caprolactona) (PCL) e poli(3-hidróxido de butirato) (P3HB) foram escolhidos devido à comprovada biocompatibilidade apresentada por cada um destes três polímeros. O PPY foi sintetizado via polimerização em emulsão, utilizando-se o dodecil sulfato de sódio (SDS) como surfactante e o FeCl3 como oxidante e dopante. A morfologia do polímero obtido foi estudada por microscopia eletrônica de varredura e por microscopia eletrônica de transmissão. O PPY se apresentou como agregado de partículas aproximadamente esféricas, com dimensões da ordem de 80 a 200nm. Verificamos que ocorre uma redução significativa do tamanho das partículas formadas, proporcionalmente ao aumento da concentração de SDS. Os ensaios de microanálise por energia dispersiva (EDS) e de espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR) demonstraram a incorporação de SDS ao PPY, o SDS atuando como contra-íon deste polímero. Isto está de acordo com os resultados de condutividade elétrica obtidos para o polímero sintetizado sem o SDS (1.9S/cm) e com 100mM de SDS (23.3S/cm). A seguir, foram preparadas as blendas, dispersando-se as partículas de PPY em matrizes poliméricas de PCL ou de P3HB, sendo a morfologia destas blendas estudada por microscopia eletrônica de varredura. Em blendas de PCL, as partículas de PPY localizam-se principalmente entre os esferulitos da matriz, devido ao processo de cristalização da PCL. Diferentemente, nas blendas de P3HB estas partículas agruparam-se em várias regiões, e não foram localizadas na superfície dos filmes produzidos. A condutividade elétrica obtida para as blendas de PCL e de P3HB, ambas contendo 15% de PPY, foi respectivamente, 20.8mS/cm e 5.5mS/cm. Esta diferença de valores encontrada, parece estar relacionada à formação de uma rede de partículas de PPY na matriz de PCL. Medidas do ângulo de contato da superfície das blendas de PCL e de P3HB mostraram que elas se tornam progressivamente mais hidrofílicas com o aumento da proporção de PPY. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que estas blendas podem ser biocompatíveis, justificando o prosseguimento de novos estudos envolvendo métodos de ensaio in vivo, para uma avaliação mais adequada. / Polymers blends making use of two biodegradable polymers, and a conductive one, were synthesized and characterized in the laboratory, aiming at the development of a new material that would combine adequate properties of biodegradability and electrical conductivity. As such, these blends would be suitable for making special devices to be used in biomedical applications. The well known conducting polymer polypyrrole (PPY), was synthesized, then blended with either poly(-caprolactone) (PCL) and poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB), both biodegradable, therefore biocompatible, polymers. PPY particles were obtained along the polymerization route, in which SDS (sodium dodecyl sulfate) acted as a surfactant and FeCl3 as the oxidizing and dopant agent. The PPY samples were characterized by scanning and transmission electron microscopy, as spherical particles having 80-200nm in diameter; it was found that final particle size was inversely related to the concentration of SDS used in the synthesis pathway. The particles were further characterized by energy dispersive microanalysis (EDS) and infrared spectroscopy (FTIR), to demonstrate incorporation of the SDS into the PPY. SDS actually behaves as a counterion of the polymer, according to electrical conductivity results of polymer synthesized without SDS (1.9S/cm) or with 100mM SDS (23.3S/cm). This PPY polymer was then blended with either PCL or PHB matrices. The microstructure of the two resulting blends, as investigated by scanning electron microscopy demonstrates PPY particles mostly located within the interstices of spherulites in the PCL blends, whereas in P3HB blends, they formed irregular patches along the matrix. Electrical conductivity for blends containing 15% PPY were: 20.8mS/cm for PCL blends and 5.5mS/cm for P3HB blends. It can be concluded therefore, that these different values obtained for electrical conductivity were related to the particle distribution within the two matrices. Also, hydrophilic properties of the two blends, according to contact angle measurements, seem to correspond to the content of PPY.

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Nelson Eduardo Duran Caballero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T06:47:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cordi_Livia_M.pdf: 21857462 bytes, checksum: 3e42c7ea2ad32da6e7427d4169ca05d6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Imensurável é a quantidade de resíduos plásticos descartados no meio ambiente e o crescente desequilíbrio do mesmo. Esta situação leva ao desenvolvimento de novas formulações plásticas que sejam resistentes e funcionais enquanto em uso, mas que após o período de interesse sejam degradados no menor período de tempo possível. Com o intuito de minimizarmos as quantidades de polímeros descartados no meio ambiente, dentro de uma perspectiva de desenvolvimento sustentável e diminuindo a poluição ambiental, estudamos a aplicação de fungos e bactérias isolados de solo para reduzir o tempo de degradação de polímeros considerados biodegradáveis. Para isto, foi preparada e caracterizada uma blenda composta por Poli (e- caprolactona) e Amido de milho adipatado e também um compósito de Poli (e- caprolactona), Amido de milho adipatado e pó de fibra de coco, visando assim obter um material com alta taxa de biodegradação. A caracterização e o acompanhamento da biodegradação do filme de PCL, da blenda PCL/amido e do compósito PCL/amido/fibra de coco foi feita por Análise Visual, Perda de Massa, Espectroscopia no Infra-Vermelho Próximo (NIR), Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Análise de Componentes Principais (PCA). Os resultados obtidos pela biodegradação promovida por bactérias extraídas de solo foram de 54% de perda de massa para a blenda de PCL/amido e de 47% para o filme de PCL em 100 dias. A taxa de biodegradação para o PCL, independente do fungo utilizado é muito baixa para o período de 60 dias, não superando os 5% de perda de massa. O fungo F. moniliforme reduziu a massa da blenda PCL/amido em 22,5% no mesmo período em que a espécie F. oxysporum não apresentou mais que 10% de perda de massa para o mesmo material. Para a biodegradação dos compósitos PCL/amido/fibra de coco os resultados de perda de massa indicam que o aumento da porcentagem de fibra de coco leva a um aumento da biodegradação. / Abstract: Hugh amount of plastic waste is discarded in the environment causing a growing imbalance. This situation leads to the development of new resistant and functional plastic materials to last during their useful life and biodegrade after it, in a short period of time. In order to minimize the quantity of polymers discarded in the environment, within a perspective of sustainable development and reducing environmental pollution, we studied the application of fungi and bacteria isolated from soil to reduce the time of degradation of polymers considered biodegradable. For this, a blend composed of Poly (e-caprolactone) and maize starch adipate and also a composite of Poly (e-caprolactone/maize starch adipate/powder fibers from coconut has been prepared and characterized, seeking thereby to obtain a material with a high rate of biodegradation. The characterization and monitoring of the degradation of the PCL film, the PCL/starch blend and the composite PCL/starch/coconut fiber was made by Visual Analysis, Mass Loss, Near Infra-Red Spectroscopy(NIR), Thermogravimetric analysis (TGA ), Electronic Scanning Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and Principal Components Analysis (PCA). The results obtained in 100 days for the biodegradation promoted by bacteria isolated from soil were 54% of weight loss for PCL/starch blend and 47% of weight loss for PCL film. The rate of biodegradation for the PCL, regardless of the fungus used is very low for the period of 60 days, not exceeding 5% of the weight loss. The fungus F. Moniliforme reduced the mass of PCL / starch blend to 22.5% in the same period in which the species F. oxysporum not presented more than 10% of weight loss for the same material. For the biodegradation of PCL / starch / coconut fiber composites, the results of weight loss indicate that the increase in the percentage of coconut fiber leads to an increase in the degradation rate. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kuchnier_CarolineNogueira_M.pdf: 6599109 bytes, checksum: 59b6eb5172349da253716bfd2081593a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O poli(ácido lático), PLA, é um polímero biodegradável muito promissor para aplicações industriais e médicas. Contudo, algumas de suas características, como fragilidade à temperatura ambiente limitam sua potencial utilização e restringem sua degradação às condições de compostagem. Para promover modificações de propriedades do PLA este trabalho tem como objetivo o estudo de blendas com Poli(adipato-co-tereftalato de butileno), PBAT, outro polímero biodegradável. Buscou-se ainda, melhorar a compatibilidade entre os dois polímeros com a utilização do agente extensor de cadeia multifuncional Joncryl ADR-4368, que contém grupos epóxido reativos. Dois tipos de processamento foram adotados: em homogeneizador Drais e em reômetro de torque. Amostras dos polímeros puros e blendas em diferentes composições foram preparadas com e sem adição do extensor de cadeia. Na análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC), a temperatura de transição vítrea (Tg) dos polímeros originais mostraram-se inalteradas nas blendas e revelou a imiscibilidade entre PLA e PBAT. O comportamento associado à fração cristalina apresentou variações em função da composição dos polímeros nas blendas e as transições térmicas não foram alteradas pelo extensor de cadeia. Análises de termogravimetria (TGA) mostraram o efeito de aumento na estabilidade térmica gerada pelo extensor de cadeia e o aumento da degradação térmica no processamento por injeção. A espectroscopia do infravermelho (FTIR) mostrou que grupos epóxido podem ter reagido com carboxilas e hidroxilas dos polímeros. A cromatografia por permeação em gel (GPC) mostrou que o extensor de cadeia promoveu aumento na massa molar do PLA, mas não apresentou o mesmo efeito no PBAT. Pela microscopia eletrônica de varredura (SEM), observou-se a presença de duas fases distintas. O extensor de cadeia promoveu a diminuição significativa no tamanho dos domínios da fase dispersa. Ensaios de resistência à tração mostraram que o PBAT aumentou a flexibilidade do PLA. Testes de resistência ao impacto mostraram aumento na resistência mecânica do PLA pela incorporação do PBAT. O extensor de cadeia reduziu a flexibilidade do PLA puro, mas aumentou a flexibilidade e a resistência mecânica nas blendas PLA/PBAT. Palavras-chave: Blendas poliméricas, plástico biodegradável, poli(ácido lático), aditivos / Abstract: Poly (latic acid) (PLA) is an attractive biodegradable polymer for industrial and medical applications. Although, some PLA properties like brittleness at room temperature restrict its potential applications and limit its full degradation only for composting conditions. The purpose of this work is to promote modifications in PLA properties by blending it with other biodegradable polymer, Poly (butylene-adipate-co-terephtalate) (PBAT). Joncryl ADR-4368, a multifunctional chain extender with epoxy functional groups was also used to increase polymers compatibility. Two processing methods were adopted: the samples in different compositions were processed in Drais homogenizer and torque reometer. Polymers and blends were processed with and without the chain extender. Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that the glass transition temperature (Tg) of the polymers did not change, which reveals immiscibility between PLA and PBAT. The behavior of the crystalline fraction exhibited variations depending on the composition of the blends and thermal transitions were not changed by chain extender. Thermo gravimetric analysis (TGA) showed that the chain extender caused an increase on thermal stability, and an increase of thermal degradation caused by injection molding processing. Infrared spectroscopy (FTIR) indicated that epoxy groups may be reacted with carboxyl and hydroxyl polymers functional groups. Gel permeation chromatograph (GPC) revealed that chain extender promoted molecular weight increasing in PLA but did not have the same effect on PBAT. Using Scanning electron microscopy (SEM) two phases morphology was detected. Chain extender promoted remarkable domains size reduction of the dispersed phase. Tensile strength tests demonstrated that PBAT enhanced flexibility and reduced brittleness of PLA. Impact strength tests showed an increment on PLA strength due to the presence of the PBAT. Chain extender reduced flexibility of PLA but also increased flexibility and tensile strength in PLA/PBAT blends. Keywords: polymer blends, biodegradable plastic, poly (latic acid), additives / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química