Biopolímeros polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres sintetizados por inúmeras bactérias e armazenados em corpos de inclusão nas células como reserva de energia, são produzidos a partir de fontes renováveis, e sua principal característica é a biodegradabilidade. Neste trabalho realizou-se a produção do PHA poli(3- hidroxibutirato) (P3HB) em cultivos submersos da bactéria Bacillus megaterium em meio mineral, utilizando-se sacarose como fonte de carbono e sulfato de amônio como fonte de nitrogênio. Esta bactéria apresenta comportamento diferente das bactérias comumente utilizadas para produção de biopolímero, sendo capaz de produzir grandes quantidades de P(3HB) sem limitação de nitrogênio. Experimentos em estufa incubadora rotatória foram realizados, segundo planejamento fatorial 22 composto central rotacional e três repetições no ponto central, a fim de se avaliar a melhor concentração inicial de sacarose e a razão inicial carbono/nitrogênio. Nestes experimentos, obteve-se um acúmulo de P(3HB) nas células de cerca de 75%. Não houve limitação de nitrogênio e sacarose para a maioria dos casos e observou-se uma forte correlação entre o acúmulo de P(3HB) e o pH do meio. Em biorreator foram realizados experimentos com controle de oxigênio dissolvido e pH, e com a condição de substrato inicial escolhida em função do planejamento de experimentos realizado. Obteve-se acúmulo de P(3HB) de 30%, inferior ao obtido em estufa incubadora rotatória. Modelos fenomenológicos de cinética microbiana, produção de polímero e consumo de substratos foram estudados, propondo-se modificações. Os parâmetros dos modelos foram estimados com os dados obtidos experimentalmente no biorreator. O modelo proposto obteve um desempenho superior aos demais estudados e com um número menor de parâmetros. Simulações foram realizadas a fim de verificar o comportamento do modelo frente a variações nas condições iniciais. / Polyhydroxyalkanoates (PHAs) biopolymers are polyesters synthesized by numerous bacteria and are accumulated on inclusion bodies in the cytoplasm of the cells as energy storage, they are produced from renewable carbon sources and its manly characteristic is the biodegradability. In this work it was carried the production of PHA poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) out in submerse cultures of bacteria Bacillus megaterium in the mineral medium, using sucrose as carbon source and ammonium sulphate as nitrogen source. This bacteria shows different behavior from bacteria commonly used on biopolymer production, and it is able to produce large amounts of P(3HB) without nitrogen limitation. Shaker experiments were realized, according to a central composite design and three repetitions in the central point, in order to evaluate the best initial sucrose concentration and carbon-to-nitrogen ratio. In these experiments, P(3HB) was accumulated in the cell about 75%. In most of the cases, there was no limitation in the sucrose or nitrogen, and a strong correlation between P(3HB) accumulated and the medium pH was observed. Bioreactor experiments were carried out with controlled dissolved oxygen and pH. Substrate initial concentration was chosen according to the experiment design. P(3HB) accumulation in bioreactor was lower than in shaker, about 30%. Phenomenological models of microbial kinetics, polymer production, and substrate consumption were studied and improvements were proposed. The models parameters were estimated using the experiment data from the bioreactor. The proposed model showed a better performance than the available models, with a smaller number of parameters. Simulations were performed with the purpose of verifying the model behavior for initial conditions changes.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-13T13:17:18Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1871570 bytes, checksum: 7a284cf03348bc6a4c206dfdd30907c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T13:17:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1871570 bytes, checksum: 7a284cf03348bc6a4c206dfdd30907c6 (MD5) Previous issue date: 2013-08-16 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A flotação é responsável por uma significativa parcela na economia do Brasil. Todas as instalações brasileiras que usam a flotação de minério de ferro utilizam o amido como depressor. Há vários outros polímeros sintéticos e naturais que estão sendo estudados e empregados com sucesso na flotação de outros bens minerais. O objetivo deste trabalho é estudar a possibilidade de concentração do minério de ferro de uma mina situada em Minas Gerais, considerada de baixo teor de ferro utilizando um biopolímero do bagaço de cana (XMC) como alternativa de depressor do ferro em substituição do amido. O amido está na cadeia alimentar humana e de animais e é utilizado industrialmente para muitos outros fins há milênios, sendo extraído comercialmente de várias fontes: milho; mandioca; trigo, batata e arroz, entre as mais comuns. O foco deste trabalho foi voltado para a substituição do amido no processo de flotação catiônica reversa do minério de ferro itabirítico. A flotação catiônica reversa é definida como uma tecnologia mineral para designar o processo de separação de um dos constituintes do minério dos restantes, fazendo com que o constituinte indesejado flutue acima da superfície da polpa, que é formada pela ganga (minerais indesejados) e água. Assim, para este trabalho, foi realizada revisão da literatura sobre minério de ferro, flotação e os reagentes utilizados para a indústria mineral e foi avaliado um depressor alternativo, classificado como XMC. Testes de flotação em bancada indicaram que o pH 10,5 foi o que apresentou melhor performance e que a XMC foi mais seletiva que o amido. Obteve-se resultados semelhantes quando se utilizou a dosagem de 1500g/t havendo uma redução de consumo de amina para a flotação, esta redução é na faixa de 70%. Assim, a substituição do amido pela XMC se torna uma alternativa atraente, pois além de apresentar maior grau de sustentabilidade e redução do uso de aminas, irá retirar o amido do processo industrial; preservando-o para a cadeia alimentar humana e animal. / Flotation is responsible for a significant portion of the economy of Brazil. All Brazilian facilities that use flotation of iron ore using starch as the depressor. There are several other synthetic and natural polymers that have been studied and successfully employed in the flotation of other minerals. The objective of this work is to study the possibility of concentrating iron ore from a mine located in Minas Gerais, considered low iron content using a biopolymer from sugar cane bagasse (XMC) as an alternative depressant iron instead of starch. Starch is the food chain and animal and is used industrially for many other purposes for millennia, being extracted commercially from several sources: corn, cassava, wheat, potatoes and rice, among the most common. The focus of this work was focused on the replacement of starch in the process of reverse cationic flotation iron ore itabiritic. The reverse cationic flotation technology is defined as a mineral separation process designate one of the remaining constituents of the ore, causing unwanted constituent float above the surface of the pulp, which is formed by gangue (unwanted minerals) and water. Thus, for this work, we reviewed the literature on iron ore, flotation and reagents used for the mining industry and a depressant alternative was evaluated, classified as XMC. Bench scale flotation tests indicated that the pH 10.5 showed the best performance and that the XMC was more selective than starch. Similar results were obtained when using the dosing 1500g / t with a reduction in the consumption of amine flotation, the reduction is in the range of 70%. Thus, the replacement of starch by XMC becomes an attractive alternative, as well as the higher degree of sustainability and reducing the use of amines, will remove the starch manufacturing process, preserving it for the food and feed chain.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-06T14:14:49Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1546417 bytes, checksum: f942fdd96d2e2017f607b8767cef0472 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-06T14:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1546417 bytes, checksum: f942fdd96d2e2017f607b8767cef0472 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A liberação controlada do complexo de cobre (II) com EDTA em matrizes poliméricas é desejável pois permite a manutenção da concentração desse metal em uma faixa ótima por tempo prolongado, a partir de uma única aplicação. Isso possibilita a absorção mais eficiente desse metal por plantas (sem os problemas do excesso de ligante no meio). No presente trabalho foi realizado um estudo da liberação controlada do complexo [CuEDTA] 2- , em matrizes de ágar e de quitosana. A matriz contendo 1% de ágar, com arestas dos pellets de 5 mm em solução, sem o ajuste de força iônica, apresentou uma liberação de 97% em processo difusional explicado pelo modelo de Noyes-Whitney, que foi selecionado por análise dos resíduos. Através do planejamento fatorial 23 com ponto central, determinou que há uma influência significativa do teor de ágar sobre a concentração de saturação e do tamanho do pellets de ágar sobre à cinética de liberação e não há influência da força iônica. Na liberação de Cu (II)- EDTA a partir de matriz de quitosana foi determinado o grau médio de reticulação por titulação potenciométrica e pelo consumo de glutaraldeído determinado por espectrofotometria molecular. Além disso foi proposto um método semi- quantitativo por infravermelho (FT-IR), sendo a concentração de glutaraldeído de 630 mmol L -1 capaz de bloquear cerca de 80% dos grupos aminos disponíveis na quitosana. Foi verificada a influência do pH na adsorção e em solução, grau de reticulação e a força iônica externa sobre a liberação de Cu (II)-EDTA a partir da matriz quitosana através de um planejamento fatorial 2 4 com ponto central. A concentração de saturação foi significativamente influenciada pelo pH da solução e da adsorção, força iônica na solução, além da interação entre o grau de reticulação da quitosana e pH de adsorção e entre a força iônica e o pH de solução. / The release of copper (II) complex with EDTA in polymeric matrices is desirable because it can allow the concentration’s maintenance of this metal in an optimum range for a long time from a single application, enabling more efficient absorption of this metal by plants, without the problems of excess ligands in the system. In this present work, the Controlled release of copper (II) complex [CuEDTA] 2- was studied in matrices of agar and chitosan. The matrix containing 1% of agar with pellets edges of 5 mm in solution, without the presence of ionic strength, showed 97% of release in diffusional process, explained in the Noyes-Whitney model that was selected by analysis of the waste. Through 23 factorial design with center point, it was determined that there is a significant influence of the agar content on the saturation concentration and the size of the pellets agar on the kinetics of release and there is no influence of ionic strength. In the Cu (II)-EDTA release from chitosan matrix, the average degree of reticulation was determined by potentiometric titration and the consumer glutaraldehyde was determined by molecular spectrophotometry, and it was proposed a semi-quantitative method using infrared (FT-IR). The glutaraldehyde concentration was 630 mmol L -1 . This concentration is capable to block about 80% of the available amino groups in chitosan. It was also verified the influence of pH on the adsorption and in solution, the degree of reticulation and the external ionic strength on the release of Cu (II)- EDTA from the chitosan matrix through a 2 4 factorial design with central point. The concentration of saturation was significantly influenced by the pH of the solution and the adsorption, by ionic strength in solution, and by the interaction between the degree of reticulation of chitosan and pH of adsorption and the ionic strength and pH release.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-12-05T03:11:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348928.pdf: 5165462 bytes, checksum: 06ca9630ba49231762e2300272d1e51d (MD5) Previous issue date: 2017 / Cerâmicas celulares foram processadas por emulsificação de óleo de soja e gordura vegetal hidrogenada em suspensões aquosas de alumina utilizando gelatina como agente gelificante e dodecil sulfato de sódio como surfactante. As medidas reológicas das suspensões emulsificadas com óleo de soja e gordura vegetal mostraram um comportamento pseudoplástico descrito pela equação de Herschel-Bulkley e a viscosidade foi influenciada pela taxa de agitação e concentração de sólidos. Um planejamento Taguchi foi utilizado para avaliar o impacto relativo da concentração de sólidos, da concentração de óleo/gordura em relação à suspensão e da taxa de agitação nas características microestruturais dos corpos sinterizados. O comportamento térmico dos corpos a verdes foi analisado pela curva de TGA e até 600 °C os aditivos orgânicos foram eliminados. A queima para remoção desses compostos foi realizada em mufla com taxa de aquecimento de 2 ºC/min até 1100 °C, seguido de um patamar isotérmico de 2 h. Em seguida, a sinterização foi realizada em forno tubular sob taxa de aquecimento de 2 ºC/min até 1550 °C, com um patamar final de 2 h. As micrografias das cerâmicas celulares apresentaram células esféricas, abertas e fechadas e o diâmetro médio de poro variou entre 4 e 39 µm para as cerâmicas desenvolvidas com óleo de soja e entre 3 e 47 µm para as cerâmicas desenvolvidas com gordura vegetal. A análise de imagem das microtomografias de raios X mostrou distribuição heterogênea de poros, e a porosidade aberta, a qual foi estimada pelo método de Arquimedes, foi dependente apenas da concentração da fase orgânica. Para as cerâmicas celulares desenvolvidas com óleo de soja, a porosidade aberta exibiu valores na faixa de 16 a 53% e para as cerâmicas celulares desenvolvidas com gordura vegetal, esse valor ficou entre 21 e 47%. A resistência mecânica à compressão diminuiu com o aumento da porosidade aberta para todas as cerâmicas sinterizadas. Os valores máximos obtidos foram 62 e 51 MPa para as cerâmicas desenvolvidas com óleo de soja e gordura vegetal, respectivamente. / Abstract : Cellular ceramics were processed by emulsification of soybean oil and hydrogenated vegetable fat in alumina suspensions using gelatin as gelling agent and dodecyl sodium sulfate as surfactant. The rheological measurements of the emulsified suspensions with soybean oil and hydrogenated vegetable fat showed a shear thinning behavior described by the Herschel-Bulkley equation and the viscosity was influenced by the stirring rate and the solids concentration. A Taguchi plan was used to assess the relative impact of solids loading, oil/fat concentration in relation to the suspension and stirring rate on the microstructural characteristics of the sintered bodies. The thermal behavior of the green body was analyzed by TGA curve and the organics additives were burned out under 600 °C. Pyrolysis for removing these components was carried out in a muffle with heating rate of 2 ºC/min up to 1100 °C, followed by a 2 h isothermal plateau. Then, sintering was performed in a tubular furnace under heating rate of 2 ºC/min until 1550 °C with a final 2 h sintering plateau. Micrographs of the cellular ceramics showed spherical, open and closed cells and the average pore diameter varied between 4 and 39 µm for the ceramics developed with soybean oil and between 3 and 47 µm for the ceramics developed with vegetable fat. The X-ray microtomography image analysis showed heterogeneous pore distribution, and the open porosity, which was estimated by the Archimedes method, was dependent only the organic phase concentration. For the cellular ceramics developed with soybean oil the open porosity showed values in the range of 16 to 53% and for the cellular ceramics developed with vegetable fat this value was between 21 to 47%. The compressive strength decreased with the increase of open porosity for all the sintered ceramics. The maximum values obtained were 62 and 51 MPa for the ceramics developed with soybean oil and vegetable fat, respectively.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:58:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338242.pdf: 2904253 bytes, checksum: 20e2123b6f02a52910fe3d309fa9777d (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho os seguintes modelos matemáticos já existentes na literatura são aplicados para simular a liberação de princípios ativos contidos em microcápsulas poliméricas do tipo matriz em um solvente: 2ª. Lei de Fick, Linear Driving Force (LDF), modelo de Solução Monolítica e outros modelos semiempíricos. Os resultados obtidos são comparados com os disponíveis na literatura para os seguintes sistemas: Poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) o PHBV e betacaroteno em etanol, acetato de etila e n-hexano; Polímero de ácido Lático o PLA e lidocaína em solução aquosa de 0,3 M de polifosfato. Para demonstrar o desempenho de cada modelo comparativamente aos dados experimentais, é feita uma análise estatística. Os resultados médios para o coeficiente de difusão para cada sistema princípio ativo-solvente foram de 4,5x10-14 cm2/s, para o betacaroteno em etanol anidro, de 2,7x10-12 cm2/s para o betacaroteno em acetato de etila, de 3,9x10-12 cm2/s para o betacaroteno em n-hexano e de 7,1x10-15 cm2/s para a lidocaína em água com 0,3 molar de fosfato. Foi também calculado o coeficiente de transferência de massa km2 para cada sistema princípio ativo-solvente, obtendo-se os seguintes valores: 0,21 cm/s para betacaroteno e etanol anidro, 0,57 cm/s para betacaroteno e acetato de etila, 0,76 cm/s para betacaroteno e n-hexano e 0,67 cm/s para lidocaína e água com 0,3 molar de fosfato. Pode-se observar que houve variação das liberações de equilíbrio para diferentes sistemas de solvente em microcápsulas, mostrando que existe uma relação estreita entre a fase sólida e a líquida, pois se tem dois sistemas onde ocorre a transferência de massa, que é dentro da microcápsula e no reator agitado. Pode?se concluir a partir disso, que os modelos mais completos são sempre os que melhor se baseiam na fenomenologia do problema, pois foram capazes de representar as etapas fundamentais do processo de transferência de massa como a resistência à transferência de massa na superfície da microcápsula, erosão, difusão Fickiana, quasi-Fickiana e anômala, assim aproximando melhor os resultados numéricos dos resultados experimentais.<br> / Abstract : In this work, the following mathematical models existing in the literature are applied to simulate the release of active ingredients contained in polymeric microcapsules of type matrix with a solvent: 2nd. Fick's law, Linear Driving Force (LDF), monolithic solution model and other semi-empirical models. The results obtained are compared with those available in the literature for the following systems: Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) PHBV, and beta-carotene in ethanol, ethyl acetate and n-hexane; Lactic Acid Polymer PLA and lidocaine in 0.3 M aqueous polyphosphate. To demonstrate the performance of each model compared to experimental data, it is made a statistical analysis. The average results for the diffusion coefficient for each active principle-solvent system were 4.50x10-14 cm2 / s, for beta-carotene in anhydrous ethanol, 2.70x10-12 cm2 / s for beta-carotene in ethyl acetate, 3.90x10-12 of cm2 / s for beta-carotene in n-hexane and 7.10x10-15 cm2 / s for water with lidocaine in 0.3 molar phosphate. It was also calculated the mass transfer coefficient for each km2 of active principle-solvent system to yield the following values: 0.21 cm / s for beta-carotene and anhydrous ethanol, 0.57 cm / s for beta-carotene and ethyl acetate, 0.76 cm / s for beta-carotene and n-hexane and 0.67 cm / s for lidocaine and water with 0.3 molar phosphate. It can be seen that there was a variation of the equilibrium releases for different solvent in microcapsules systems, showing that there is a close relation between the solid phase and the liquid. Therefore, there are two systems where the mass transfer process occurs: within the microcapsule and stirred reactor. It can be conclude that the more complete models have been able to represent the fundamental steps of the mass transfer process as resistance to mass transfer on the surface of the microcapsule, erosion, Fickian diffusion, quasi-Fickian and anomalous, so rather approaching the numerical results of the experimental results.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-24T03:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343621.pdf: 1896299 bytes, checksum: 65f598c0bc491124f31e49314d85e46e (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : Renewable resources are earning special attention as substitutes for petroleum-based compounds, considering the future shortage of fossil supplies and also due to a sense of environmental awareness. In this context, biobased polymers obtained from vegetable oils are considered a promising "green" alternative to fossil-derived polymeric materials and present potential biodegradability and low toxicity, allowing their application for high value added and/or biomedical purposes. Acyclic Diene Metathesis (ADMET) and thiol-ene reactions appear as successful and versatile techniques to obtain high molecular weight polymers from renewable raw materials, enhancing the possibilities for the synthesis of vegetable oil-based polymers via chemical modifications. Additionally, besides avoiding the use of organic solvents, working with an environmentally friendly system, miniemulsion polymerization enables the production of polymeric nanoparticles with unique characteristics and vast commercial interest, with the possibility of using and/or incorporating water-insoluble compounds for a wide range of applications. Herein, it is reported the synthesis and characterization of biobased polymeric nanoparticles using a 100% renewable a,?-diene-diester monomer obtained by esterification reaction of 10-undecenoic acid (derived from castor oil) with 1,3-propanediol (derived from glycerol, which is also derived from castor oil). ADMET and thiol-ene polymerization reactions were successfully performed in miniemulsion and yielded polymers with weight average molecular weight up to 15 kDa (Mn), depending on different parameters and type of reactants (comonomers, surfactants, catalysts) employed. Then, the poly(thioether-ester) nanoparticles were modified by the oxidation of their sulfur atom to sulfoxide and sulfone groups, aiming the development of nanoparticles with high potential for the encapsulation and release of bioactive compounds. Lastly, results revealed that the synthesized poly(thioether-ester) nanoparticles derived from renewable resources did not present any cytotoxic effect on murine fibroblast (L929) and human cervical cancer (HeLa) cells and showed high blood biocompatibility, assuring their viability for biomedical applications.<br> / Recursos renováveis atraem crescente atenção como substitutos para matérias-primas derivadas do petróleo, considerando a futura escassez de fontes fósseis e também devido a um sentimento de consciência ambiental. Neste contexto, biopolímeros obtidos a partir de óleos vegetais são considerados uma promissora alternativa ecológica aos materiais poliméricos derivados de fontes fósseis, apresentando potencial biodegradabilidade e baixa toxicidade, permitindo sua aplicação para propósitos de alto valor agregado e/ou fins biomédicos. As reações de metátese de dienos acíclicos (ADMET) e tiol-eno aparecem como técnicas bem sucedidas e versáteis para a obtenção de polímeros de elevada massa molar derivados de matérias-primas renováveis, aumentando as possibilidades para a síntese de polímeros derivados de óleos vegetais a partir de modificações químicas. Além disso, a polimerização em miniemulsão é um sistema ambientalmente amigável, livre de solventes orgânicos e permite a produção de nanopartículas poliméricas com características únicas e de grande interesse comercial, com a possibilidade de utilização e/ou incorporação de compostos e compósitos insolúveis em água para uma vasta gama de aplicações, inclusive para fins biomédicos. A possibilidade da obtenção de polímeros em meio aquoso, cuja síntese tradicional é sensível à água, tais como poliésteres, é uma grande vantagem das reações de polimerização ADMET e tiol-eno em miniemulsão. Além disso, muitos outros tipos de materiais podem ser obtidos como, por exemplo, nanocompósitos, nanocápsulas e partículas híbridas. Como vantagem adicional, polímeros que contenham grupos éster na cadeia principal podem sofrer hidrólise, permitindo a sua degradação em ambiente fisiológico, fator de grande importância para aplicações biomédicas ou mesmo para a eliminação do material polimérico no meio ambiente. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi a síntese e caracterização de nanopartículas poliméricas utilizando um monômero a,?-dieno-diéster 100% renovável, obtido através da reação de esterificação do ácido 10-undecenoico (derivado do óleo de mamona) com o 1,3-propanodiol (derivado do glicerol, que também é derivado do óleo de mamona). Reações de polimerização ADMET e tiol-eno em miniemulsão foram realizadas com sucesso e produziram polímeros com massa molar média de até 15 kDa (Mn), dependendo de diferentes parâmetros e do tipo de reagentes (comonômeros, surfactantes, catalisadores) utilizados. No estudo das reações ADMET, a grande área superficial da fase orgânica nas reações em miniemulsão provavelmente aumentou a remoção de etileno (subproduto) do meio reacional, favorecendo a reação ADMET e atingindo polímeros com massas molares maiores do que os polímeros obtidos por polimerização em massa. Através dos resultados obtidos, foi observado que o catalisador Umicore M2 e o surfactante não-iônico Lutensol AT80 formaram a combinação mais adequada para a realização de reações ADMET em miniemulsão. Quando reações tiol-eno foram realizadas em miniemulsão, três diferentes monômeros a,?-dienos (1,7-octadieno, 1,3-propileno dipenta-1-enoato e 1,3-propileno diundeca-10-enoato) e dois ditióis diferentes (1,4-butanoditiol e 2-mercaptoetil éter) foram testados e os resultados foram comparados. O iniciador AIBN apresentou uma concentração ideal (1 mol%) para a síntese de polímeros com massa molar mais elevada, diferente do comportamento esperado em polimerizações tradicionais via radicais livres. Em seguida, as nanopartículas de poli(tioéter-éster) obtidas foram modificadas através da oxidação do átomo de enxofre em grupos sulfóxido e sulfona, visando à obtenção de nanopartículas com elevado potencial para o encapsulamento e liberação de compostos bioativos. Análises de DLS (Espalhamento Dinâmico de Luz) e MET (Microscopia Eletrônica de Transmissão) asseguraram a estabilidade de tamanho/polidispersão e morfologia das nanopartículas mesmo após o processo de oxidação; análises de FTIR e TGA confirmaram a presença de grupos sulfóxido e sulfona após a oxidação. Por último, foram realizadas análises de biocompatibilidade das nanopartículas de poli(tioéter-éster) obtidas. Resultados revelaram que as nanopartículas de origem renovável não exibiram efeito citotóxico em células de fibroblasto murinho (L929) e câncer cervical humano (HeLa) e, além disso, apresentaram alta hemocompatibilidade, viabilizando futuras aplicações biomédicas como sistemas carreadores de fármacos.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2008. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-05T18:08:18Z No. of bitstreams: 1 2008betuliademoraissouto.pdf: 2890430 bytes, checksum: 567ba1f351800aa293b7ae5a1a034f2b (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-10T13:22:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008betuliademoraissouto.pdf: 2890430 bytes, checksum: 567ba1f351800aa293b7ae5a1a034f2b (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-10T13:22:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008betuliademoraissouto.pdf: 2890430 bytes, checksum: 567ba1f351800aa293b7ae5a1a034f2b (MD5) Previous issue date: 2008-03 / Sedas são compostos protéicos secretadas por glândulas especializadas encontradas em diferentes grupos de artrópodes. Aranhas produzem uma diversidade de fibras, que são predominantemente compostas por proteínas repetitivas (espidroínas), codificadas por uma família multigênica. A caracterização dessa família está focada em espidroínas sintetizadas por espécies de Araneomorphae (aranhas verdadeiras), enquanto poucas seqüências de Mygalomorphae (tarântulas) são conhecidas. Sedas formam uma família diversa de materiais naturais com extraordinárias propriedades mecânicas, como resistência e extensibilidade, além da biocompatibilidade demonstrada. A possibilidade de produzir novos biomateriais com propriedades similares às das espidroínas levou à inúmeros estudos dessas proteínas. Apesar das potenciais características mecânicas, a inabilidade de domesticar as aranhas para produzir quantidades suficientes de proteínas conduziu ao desenvolvimento de estratégias alternativas para a produção das sedas utilizando a tecnologia do DNA recombinante. Proteínas com resistência e elasticidade definidas podem ser produzidas utilizando engenharia genética de maneira a misturar os módulos repetitivos em proporções específicas, produzindo biomateriais com grande potencial para uso na medicina e engenharia. Este trabalho envolve a expressão recombinante de seda de aranhas em Escherichia coli, por meio da manipulação genética de genes isolados das glândulas produtoras de seda das espécies Nephilengys cruentata (Araneomorphae) e Avicularia juruensis (Mygalomorphae). A proteína AJSilk Gland Protein – 1 de A. juruensis identificada neste trabalho pode ajudar no melhor entendimento da diversidade e evolução da família de genes das espidroínas. Além disso, genes sintéticos foram construídos para codificar um análogo à Flag-like de N. cruentata. Esses genes artificiais foram obtidos por meio de uma estratégia controlada, usada para proteínas repetitivas compostas por diferentes unidades repetitivas in tandem. Resultados de análises por SDS-PAGE e “Western blot” e a purificação (em coluna de afinidade) demonstraram que as proteínas Flag recombinantes foram expressas com sucesso em microorganismos. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Silks are protein compounds secreted by specialized glands, and are found in different groups of arthropods. Spiders can produce a number of silk fibers (spidroins) that are predominately composed of repetitive amino acid modules encoded by a multigenic family. The characterization of this multigenic family has focused on spidroins synthesized by Araneomorphae species (true spiders), whereas only a few sequences are known from the Mygalomorphae species (tarantulas). Silks represent a diverse family of natural materials with extraordinary mechanical properties such as high tensile strength and extensibility, as well as a great biocompatibility. The possibility of producing new biomaterials properties similar to spidroins motivated this research. Despite their superior mechanical characteristics, the inability of domesticating spiders to produce enough protein for industrial applications had lead to alternative strategies for silk production, mainly through the recombinant DNA technology. By using genetic engineering aproaches to mix the conserved and repetitive modules in specific proportions, proteins with defined strength and elasticity can be designed, and they may have many potential medical and engineering uses. This work involves the recombinant expression of spider silk proteins in Escherichia coli through the manipulation of silk genes isolated from glands of the Brazilian species Nephilengys cruentata (Araneomorphae) and Avicularia juruensis (Mygalomorphae). The protein AJSilk Gland Protein – 1 from A. juruensis was identified in this work and could enlighten some diversity and evolution issues of the spidroin multigenic family. In addition, synthetic genes were designed to encode analogs of the N. cruentata Flag-like gene. These artificial genes were constructed by using a controlled strategy to generate repetitive proteins composed of tandem different repeat units. The results of SDS-PAGE, Western blot analysis and the purification (using a affinity column) of the spider flagelliform recombinant proteins demonstrated that the strategy was successfully conducted to produce these spider proteins in microorganisms.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-04-17T18:40:01Z No. of bitstreams: 1 2016_AntônioMiltonVieiraGomes.pdf: 3388910 bytes, checksum: 28c2639e6dd6374b37ddf0a5c1550cc5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-17T21:45:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AntônioMiltonVieiraGomes.pdf: 3388910 bytes, checksum: 28c2639e6dd6374b37ddf0a5c1550cc5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T21:45:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AntônioMiltonVieiraGomes.pdf: 3388910 bytes, checksum: 28c2639e6dd6374b37ddf0a5c1550cc5 (MD5) / O ácido hialurônico (AH) é um biopolímero composto de repetições alternadas dos monossacarídeos Ácido Glucurônico e N-Acetil glucosamina, sendo presente em todos os vertebrados e em humanos principalmente na pele. O AH possui aspecto viscoso, ajuda no rejuvenescimento da pele quando aplicado em humanos e é uma molécula considerada segura na utilização em animais em geral, por estes motivos o AH é muito utilizado na indústria farmacêutica e médica. Atualmente o AH é produzido por bactérias, que em diferentes níveis, são patogênicas aos animais, o que dificulta o escalonamento desta tecnologia e eleva os custos de purificação o que torna o AH uma molécula de alto custo financeiro. Leveduras não são capazes de sintetizar AH, mas são fábricas perfeitas para a sua produção, uma vez que são consideradas seguras, mais adaptadas às condições industriais quando comparado a bactérias e possuem parcialmente a via da síntese do ácido AH, sendo capazes de sintetizar um de seus precursores, o açúcar N-Acetil Glucosamina. As enzimas HAS (Hyaluronic Acid Synthases) que sintetizam AH são proteínas que se acoplam à membrana das células formando novas cadeias de AH pela junção dos dois açúcares precursores. Todos os vertebrados possuem HAS semelhantes e classificadas como Classe I, enquanto que a bactéria patogênica Pasteurella multocida, possui uma HAS diferente classificada como classe II. A fim de observar o possível impacto na síntese de AH devido às diferenças entre HAS de classe I de classe II, estes foram inseridos na levedura Klyveromyces lactis concomitante com o gene hasB (UDP-Glicose Desidrogenase). Com o auxílio de um estudo que testou a eficiência de transformação de K. lactis por metodologias de choque térmico e de eletroporação, foram construídas 4 cepas recombinantes de K. lactis contendo as diferentes formas de HAS de modo a aumentar a produção de AH pela levedura. Após a construção das cepas recombinantes, um meio otimizado baseado nas necessidades de co-fatores e metabólitos principais utilizados na via de síntese de AH foi desenvolvido e utilizado nas cinéticas de crescimento de K. lactis. Também testada, a influência das fontes de carbono glicose, sacarose, lactose e galactose foram visualizadas durante o crescimento nas cepas produtoras de AH, uma vez que diferentes fontes de carbono afetam de maneira diferente a glicólise e consequentemente o metabolismo de AH na célula. Lactose e sacarose aumentaram a produção de AH nas células em relação a galactose e glicose devido a um abastecimento mútuo da via de síntese dos dois precursores do AH. Utilizando lactose como fonte de carbono, foi alcançada uma melhor produção de 0,39 g/L de AH, valor competitivo com os alcançados por outra única levedura produtora de AH, o que prova pela primeira vez que K. lactis é uma potencial candidata para otimização da produção deste biopolímero. / Hyaluronic acid (HA) is a biopolymer composed of alternating repeats of monosaccharides Glucuronic Acid and N-Acetyl glucosamine, being present in all vertebrates and humans mainly in the skin. The HA has a viscous appearance, is used in skin rejuvenation when applied in humans and is a safe molecule for application in animals in general, for these reasons HA is widely used in the pharmaceutical and medical industry. Currently, HA is produced by bacteria pathogenic to humans, and are difficult to scale due to technology and purification costs. Yeasts are perfect factories for HA production, since they are considered safe, more adapted to industrial conditions when compared to bacteria and have partially complete the synthesis route of HA, being able to synthesize one precursor, the UDP-N-Acetyl Glucosamine. HA is produced by HAS (Hyaluronic Acid Synthase) enzymes. HAS enzymes have transmembrane domains that couple to the membrane of the cells forming new chains of HA by the junction of the two precursor sugars located in the cytoplasm. All vertebrates have HAS classified as Class I, whereas the pathogenic bacterium Pasteurella multocida have a different HAS (pmHAS) classified as Class II. To observe the impact on HA synthesis due to the differences between Class I and Class II HAS, in this study the hasA genes were inserted into yeast Klyveromyces lactis concomitant with the hasB gene (UDP-Glucose Dehydrogenase). A total of 4 recombinant strains of K. lactis containing different isoforms of HAS were constructed to increase a production of HA by yeast. After the construction of the recombinant strains, an optimized medium to auxiliary the needs of cofactors and metabolites was used in the synthesis pathway of HA for the development and use of K. lactis in fermentations. Also tested, the influence of the sources of carbon glucose, sucrose, lactose and galactose were visualized in fermentation in the HA producing strains, since different carbon sources affect glycolysis differently and consequently the metabolism of HA in the cell. Lactose and sucrose increased HA production in cells relative to galactose and glucose due to a mutual supply of the synthesis pathway of the two HA precursors. Using lactose as a carbon source, it obtained a better yield of 0.39 g / L of HA, a competitive value with the finished results of another single HA -producing yeast, which proves for the first time that K. lactis is a potential candidate for optimization of the production of this biopolymer.

Biopolímeros polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres sintetizados por inúmeras bactérias e armazenados em corpos de inclusão nas células como reserva de energia, são produzidos a partir de fontes renováveis, e sua principal característica é a biodegradabilidade. Neste trabalho realizou-se a produção do PHA poli(3- hidroxibutirato) (P3HB) em cultivos submersos da bactéria Bacillus megaterium em meio mineral, utilizando-se sacarose como fonte de carbono e sulfato de amônio como fonte de nitrogênio. Esta bactéria apresenta comportamento diferente das bactérias comumente utilizadas para produção de biopolímero, sendo capaz de produzir grandes quantidades de P(3HB) sem limitação de nitrogênio. Experimentos em estufa incubadora rotatória foram realizados, segundo planejamento fatorial 22 composto central rotacional e três repetições no ponto central, a fim de se avaliar a melhor concentração inicial de sacarose e a razão inicial carbono/nitrogênio. Nestes experimentos, obteve-se um acúmulo de P(3HB) nas células de cerca de 75%. Não houve limitação de nitrogênio e sacarose para a maioria dos casos e observou-se uma forte correlação entre o acúmulo de P(3HB) e o pH do meio. Em biorreator foram realizados experimentos com controle de oxigênio dissolvido e pH, e com a condição de substrato inicial escolhida em função do planejamento de experimentos realizado. Obteve-se acúmulo de P(3HB) de 30%, inferior ao obtido em estufa incubadora rotatória. Modelos fenomenológicos de cinética microbiana, produção de polímero e consumo de substratos foram estudados, propondo-se modificações. Os parâmetros dos modelos foram estimados com os dados obtidos experimentalmente no biorreator. O modelo proposto obteve um desempenho superior aos demais estudados e com um número menor de parâmetros. Simulações foram realizadas a fim de verificar o comportamento do modelo frente a variações nas condições iniciais. / Polyhydroxyalkanoates (PHAs) biopolymers are polyesters synthesized by numerous bacteria and are accumulated on inclusion bodies in the cytoplasm of the cells as energy storage, they are produced from renewable carbon sources and its manly characteristic is the biodegradability. In this work it was carried the production of PHA poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) out in submerse cultures of bacteria Bacillus megaterium in the mineral medium, using sucrose as carbon source and ammonium sulphate as nitrogen source. This bacteria shows different behavior from bacteria commonly used on biopolymer production, and it is able to produce large amounts of P(3HB) without nitrogen limitation. Shaker experiments were realized, according to a central composite design and three repetitions in the central point, in order to evaluate the best initial sucrose concentration and carbon-to-nitrogen ratio. In these experiments, P(3HB) was accumulated in the cell about 75%. In most of the cases, there was no limitation in the sucrose or nitrogen, and a strong correlation between P(3HB) accumulated and the medium pH was observed. Bioreactor experiments were carried out with controlled dissolved oxygen and pH. Substrate initial concentration was chosen according to the experiment design. P(3HB) accumulation in bioreactor was lower than in shaker, about 30%. Phenomenological models of microbial kinetics, polymer production, and substrate consumption were studied and improvements were proposed. The models parameters were estimated using the experiment data from the bioreactor. The proposed model showed a better performance than the available models, with a smaller number of parameters. Simulations were performed with the purpose of verifying the model behavior for initial conditions changes.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-09T17:24:53Z No. of bitstreams: 1 AKIDAUANA DANDARA BRITO DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 4346677 bytes, checksum: 2518460fd25d05c04a1b089149325a5d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T17:24:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AKIDAUANA DANDARA BRITO DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 4346677 bytes, checksum: 2518460fd25d05c04a1b089149325a5d (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / CNPq / Os biopolímeros são polímeros ou copolímeros produzidos a partir de matériasprimas de fontes renováveis, como: milho, cana-de-açúcar, celulose, quitina, e outras. Já os biopolímeros verdes também são sintetizados a partir de matériaprima de fontes renováveis, porém, não são biodegradáveis e mantêm as mesmas características dos polímeros obtidos de fontes fósseis. Um exemplo de polímero verde é o polietileno verde (PE verde). Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver blendas poliméricas a partir de dois biopolietilenos verdes (BioPEAD/BioPELBD) e avaliar o efeito da composição nas diversas propriedades e morfologia. As blendas foram preparadas em extrusora dupla rosca corrotacional, seguida da moldagem por injeção e caracterizadas a partir de medidas reológicas sob taxa de cisalhamento em regime permanente e oscilatório , análise das propriedades mecânicas, Difração de raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), análise térmica por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimétrica (TG). Dos resultados obtidos quanto ao comportamento reológico, verificou-se que a viscosidade aparente obedeceu à regra da aditividade e, a viscosidade e o grau de pseudoplasticidade, variaram proporcionalmente com a concentração. O resultado do comportamento reológico em regime viscoelástico linear mostrou que as blendas apresentaram um aumento no valor da viscosidade complexa a baixas freqüências (região de platô) e com valores intermediários para as blendas, quando comparados ao BioPEAD e BioPELBD. The comportamento semelhante ao obtido em regime permanente, sugerindo a Regra de Cox-Merz. Os ensaios reológicos também sugeriram que o BioPEAD e BioPELBD foram parcialmente miscíveis no estado fundido. Os resultados das propriedades mecânicas mostraram que aumento do teor de BioPELBD diminuiu a resistência à tração e o módulo de elasticidade. Por outro lado, o alongamento até a ruptura, e, por conseguinte a tenacidade, e a resistência ao impacto aumentaram substancialmente. Os resultados obtidos por DRX mostraram que a cristalinida do BioPEAD diminuiu com o aumento do teor de BioPELBD nas blendas BioPEAD/BIOPELBD. A partir das fotomicrografias obtidas por MEV, observou-se que o aumento do teor de BioPELBD nas blendas, reduz significativamente a quantidade de partículas da fase dispersa sendo até imperceptível visualizá-las quando a concentração de 50% em peso de BioPELBD foi alcançada, sugerindo co-continuidade de fases. Os resultados de DSC mostraram uma redução no valor do pico da temperatura de fusão à medida que se aumentou o teor de BioPELBD, indicando uma diminuição do tamanho dos cristalitos e, por conseguinte, uma redução na cristalinidade das blendas. A partir dos resultados de TG, observouse que as blendas exibiram estabilidade térmica mais elevadas do que para o BioPEAD e BioPELBD. / Biopolymers are polymers or copolymers made from raw materials of renewable sources, such as corn, sugarcane, sugar, cellulose, chitin and others. Green biopolymers are also synthesized from renewable raw materials, however, are not biodegradable and maintain the same characteristics of the polymers obtained from fossil sources. An example of green polymer is biopolyethylene (BioPE). The aim of this work is to develop polymer blends from two types of biopolyethylene (Bio High Density Polyethylene - BioPEAD / Bio Linear Low Density Polyethylene - BioPELBD) and to evaluate the effect of the composition on various properties and morphology. The BioPEAD/BioPELBD blends were prepared by extrusion, in a co-rotational twin-screw extruder, followed by injection molding and characterized by rheological measurements under steady and oscillatory shear flows, mechanical properties, X-Ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetry (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). From the rheological measurements under steady shear flow, it was found that the apparent viscosity followed the rule of additivity, and the viscosity and degree of pseudoplasticity varied proportionally with concentration. Rheological measurements under oscillatory shear flow showed that the complex viscosity values of the blends increased at low frequencies (plateau region) and intermediate values were obtained for the blends, when compared to neat BioPEAD and BioPELBD. The values of the viscosity obtained in the oscillatory shear flow were similar to those obtained under steady shear flow, suggesting that the Cox-Merz rule was obeyed. The rheological measurements also suggested that BioPEAD and BioPELBD were partially miscible. The mechanical properties results showed that the increase in BioPELBD content decreased the tensile strength and elastic modulus. On the other hand, the elongation to break, and thus the toughness, and the impact strength have substantially increased. The XRD results showed that the crystallinity of BioPEAD decreased with the increase in the PELBD content in the BIOPEAD/BioPELBD blends. From SEM micrographs, it was observed that with the increase in the BioPELBD content the amount of dispersed phase particles was substantially decreased, being imperceptible when the concentration of 50% of BioPELBD was reached, suggesting phase cocontinuity. DSC results showed a reduction of the melting temperature peak value as BioPELBD content was increased, indicating a decrease in the crystallite size and therefore a reduction in the crystallinity of the blends. From the TG results, it was observed that the blends exhibited higher thermal stability than that of both BioPEAD and BioPELBD.