Los objetivos del presente trabajo han sido: 1.- Desarrollar una matriz biopolimérica mediante métodos de gelificación con capacidad de almacenar enrofloxacina. 2.- Realizar ensayos de encapsulación en distintas condiciones experimentales (Ej. pH, temperatura). 3.- Estudiar los perfiles de liberación de la droga a partir de la formulación matricial elegida en condiciones de simulación gastrointestinal, a saber: pHs 1.2 y 7.4; Temperatura 37ºC en ambos pHs. La finalidad de este trabajo es poder reducir los efectos secundarios y los niveles de toxicidad de la enrofloxacina mediante un sistema efectivo de liberación controlada de la droga basado en biopolímeros inteligentes y mediante la aplicación de un mecanismo de autoensamblado.

Los métodos de liberación controlada y sostenida de moléculas constituyen una nueva estrategia de desarrollo en la industria farmacéutica que permite reducir dosis, frecuencias de administración y toxicidad de fármacos cuyas dosis terapéuticas presentan elevada toxicidad y/o importantes efectos secundarios. Este es el caso de fármacos utilizados para tratamientos de cáncer, cuya administración apropiada sigue presentando hoy en día un desafío para la industria farmacéutica y la medicina. En el presente trabajo se postula desarrollar vehículos más eficientes para el transporte y liberación de moléculas de interés biológico de uso humano y altamente tóxicas empleadas en el tratamiento de patologías agudas y crónicas. Se propone el empleo de biopolímeros naturales para su utilización como matrices transportadoras y el estudio de pruebas de concepto a escala de laboratorio, con la finalidad de una potencial aplicación en el ámbito farmacéutico. Se realizarán estudios con un fármaco seleccionado, Doxorrubicina, una molécula de uso anticancerígeno perteneciente a la familia de las antraciclinas con elevada toxicidad, y de amplio uso en tratamientos oncológicos, para desarrollo de nuevos sistemas de administración de fármacos. Se trabajará sobre diferentes polímeros biológicos naturales, como: alginatos (producidos por algas), pectinas y gomas con el objeto de desarrollar matrices capaces de contener el fármaco modelo. Se explorará el desarrollo de microesferas generadas por gelación iónica en diferentes condiciones de trabajo. Se caracterizarán y evaluarán sistemas seleccionados, empleándose técnicas de microscopía, espectroscopía vibracional (FTIR y RAMAN) y análisis reológicos. Se analizarán las capacidades de almacenamiento y condiciones de entrecruzamiento, estabilidades en medios simulados al fluido gástrico e intestinal así como las cinéticas de liberación bajo estas condiciones.

Submitted by CLAUDEMIR OLIVEIRA SOUZA null (clau_souza10@hotmail.com) on 2018-04-05T00:34:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Claudemir final.pdf: 2598018 bytes, checksum: 6a02fac38da72d304450321a6bebe674 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-04-05T20:46:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_co_me_araiq_int.pdf: 2522583 bytes, checksum: 763389bef408c84daca17f39d0af0cd5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-05T20:46:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_co_me_araiq_int.pdf: 2522583 bytes, checksum: 763389bef408c84daca17f39d0af0cd5 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As hemoproteínas desempenham um papel vital nos organismos. Dentre elas, as hemoglobinas extracelulares gigantes (Hbs) se destacam por sua alta cooperatividade, alta estabilidade oligomérica, grande afinidade para ligação com oxigênio e resistência à oxidação. Devido estas propriedades, as Hbs apresentam um grande potencial biotecnológico, como é o caso de estudos buscando protótipos de substituição sanguínea e elaboração de biossensores. Porém, o uso das hemoglobinas gigantes em biossensores para detecção de metais pesados ainda não é encontrado na literatura, este tipo de biossensor agiliza e diminui o custo das análises de empresas e agências de fiscalização ambiental, obtendo o resultado in loco. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi verificar a sensibilidade da hemoglobina de Amynthas gracilis (HbAg) com os metais cobre e cádmio em diferentes valores de pH e imobilizá-la em substrato sólido com o auxílio dos seguintes polímeros: o catiônico polietilenoimina (PEI) e o aniônico hidrocloreto de polialilamina (PAH). Os estudos por absorção ótica, espalhamento de luz (LSI), dicroísmo circular (CD) e fluorescência da interação da HbAg em função da concentração do metal pesado cobre no pH 7,0 mostraram que a concentração de 30 μmol.L-1 é uma concentração crítica onde observa-se uma maior oxidação do grupo heme, agregação e dissociação da proteína, além de alteração em suas α- hélices. No pH 5,0 foi observada oxidação do grupo heme mas sem alterações nas estruturas secundárias da HbAg e formação de agregados. As análises dos espectros de absorção ótica, CD, fluorescência e LSI da HbAg na presença de diferentes concentrações do metal pesado cadmio não apresentaram mudanças significativas quando comparadas com o espectro da HbAg nativa. A imobilização da HbAg em PEI no pH 7,0 foi monitorada por absorção ótica e voltametria cíclica, entretanto a HbAg não foi possível imobilizar a HbAg no polímero PAH no mesmo valor de pH, sugerindo que a interação da HbAg com os biopolímeros se deve por interações eletrostáticas. A imobilização da HbAg em PEI manteve as características da hemoglobina em pH 7,0. A hemoglobina apresentou respostas ao cobre nas medidas de voltametria cíclica realizadas em concentrações de até 20 μmol.L-1 do metal, evidenciando o grande potencial de biossensoriamento do sensor fabricado. Assim, nestes estudos foi possível verificar que a HbAg na presença de cobre em pH 7,0 se oxida, agrega e dissocia, enquanto que em pH 5,0 ela apresenta apenas oxidação. Na presença de cádmio, a HbAg não apresentou nenhuma alteração através das técnicas avaliadas. Com isso, sugere-se que a HbAg pode ser utilizada como um biossensor de indicação de presença de concentrações micromolares do metal pesado cobre. / Hemoproteins are a group of proteins that play a vital role in organisms. Among them, giant extracellular hemoglobins (Hbs) stand out for their high cooperativity, high oligomeric stability, high affinity for oxygen binding and resistance to oxidation. Due to these properties, the Hbs show a great biotechnological potential, as is the case of studies searching for prototypes of blood replacement and preparation of biosensors. However, the use of giant hemoglobins in biosensors for heavy metals detection is not yet reported on the literature, this kind of biosensors speeds up and lowers costs of analysis of companies and environmental inspection agencies, obtaining on the spot result. Thus, the aim of this work was verified the sensibility of HbAg with the metals copper and cadmium on different pH values and it's immobilization in solid surfaces with the polymers: the cationic polietilenimine (PEI) and anionic polyallylamine hydrochloride (PAH). Studies of optical absorption (UVVis), light scattering (LSI), circular dichroism (CD) and fluorescence of HbAg interaction with copper at pH 7.0 shown that 30 μmol.L-1 it’s a critical concentration where observed a great oxidation of group heme, aggregation and protein dissociation as well as alteration on your α-hélices. In pH 5.0 was observed oxidation of heme group but without alterations in HbAg secondary structure and no aggregates formation. UV-Vis spectra analysis, CD, fluorescence and LSI of HbAg at different concentrations of cadmium doesn’t shown significant changes on native HbAg spectra. The HbAg immobilization on PEI pH 7,0 has monitored by optical absorption and cyclic voltammetry, however it was not possible to immobilize the HbAg in the PAH polymer at the same pH value, suggesting that HbAg interaction with biopolymers is due to electrostatic ligations. The HbAg Immobilization in PEI maintained the hemoglobin characteristics at pH 7.0. The Hemoglobin shown responses to copper at concentrations of up to 20 μmol.L-1 of the metal in cyclic voltammetry measurements performed, demonstrated the great potential of the fabricated biosensor. Thus, in these studies it was possible to verify that HbAg on copper presence at pH 7.0 oxidizes, to aggregates and dissociates whereas at pH 5.0 it presents only oxidation. In the presence of cadmium, the HbAg showed no change through the techniques evaluated. Thereby, it is suggested that HbAg can be used as a biosensor indicating the presence of micromolar concentrations of copper heavy metal.

A pesquisa e o desenvolvimento de novas tecnologias na área de materiais e de processos químicos tem sido objeto de muitos trabalhos científicos que buscam inovações. O uso de materiais poliméricos para aplicação na área biomédica está em constante ascensão, e possuem importantes aplicações como sistema controlado de liberação de drogas, encapsulamento de células, regeneração de tecidos musculares e blendas para uso tópico. Os polímeros podem ser sintéticos como os álcool poli (vinílico)(PVA) e naturais também chamados de biopolímeros como a sericina (SER) formada pelo Bombyx mori. Para a utilização de biopolímeros é extremamente importante à avaliação de algumas características como dos agentes plastificantes e/ou reticulantes, a fim de, produzir blendas com melhores propriedades ao fim destinado. Dentro desse contexto, o estudo teve como objetivo avaliar o efeito do gluconato de cálcio (GLU) em blendas poliméricas SER/PVA visando uma possível aplicação em materiais com liberação controlada de fármacos, elaborar filmes poliméricos da blenda SER/PVA com glicerol (GLI) e gluconato de cálcio e composições e caracterizar sistemas esses filmes quanto ao teor de umidade, espectroscopia no infravermelho em módulo de refletância total atenuada com transformada de Fourier, análises termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de tração e monitorar o teor de cálcio em solução proveniente da liberação do gluconato de cálcio presente nos filmes da blenda SER/PVA por espectroscopia de absorção atômica. Observou-se maior estabilidade térmica nos filmes com GLU como aditivo devido ao seu possível efeito reticulante relacionado aos íons Ca2+ presentes na blenda, com teor de umidade maior quando a GLY é utilizada, Nos estudos de FTIR-ATR pode ser observado que o GLU causa alteração do perfil espectroscópico do filme entre 50% e 60% do teor de SER diferentemente do que ocorre com a GLY (40% - 50%) Nos estudos de morfologia observou-se uma separação de fase em ambos os filmes com GLY e GLU, nos resultados de tração o GLY apresentou a plasticidade esperada já o GLU elimina a plasticidade do filme SER/PVA porém aumento significativamente a resistência do material, consequência clara de interações mais intensas no interior do material. Apresentou também um perfil de liberação positivo que pode ser modulado em composições de SER/PVA, esses resultados demonstram a viabilidade do filme como um material de liberação. Assim o GLU possui uma função múltipla na blenda polimérica proposta além de atuar como reticulante também pode atuar como fármaco. / The research and development of new technologies in the field of chemical materials and processes has been the subject of many scientific works that seek innovations. The use of polymer materials for application in the biomedical area is constantly increasing, and they have important applications as controlled system of drug release, cell encapsulation, regeneration of muscle tissues and blends for topical use. The polymers may be synthetic such as poly (vinyl alcohol) (PVA) and natural also called biopolymers such as sericin (SER) formed by Bombyx mori. For the use of biopolymers it is extremely important to evaluate some characteristics such as plasticizers and / or crosslinking agents in order to produce blends with better properties to the intended purpose. The objective of this study was to evaluate the effect of calcium gluconate (GLU) on SER / PVA polymer blends aiming at a possible application in materials with controlled release of drugs, to prepare SER / PVA polymer blends with glycerol (GLI) And calcium gluconate and compositions and characterize systems such films for moisture content, infrared spectroscopy in Fourier transform attenuated total reflectance module, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, tensile tests and monitor calcium content in solution Resulting from the release of the calcium gluconate present in the SER / PVA blends films by atomic absorption spectroscopy. It was observed higher thermal stability in GLU films as an additive due to its possible crosslinking effect related to the Ca2+ ions present in the blends, with a higher moisture content when GLY is used. In the FTIR-ATR studies it can be observed that GLU causes Alteration of the spectroscopic profile of the film between 50% and 60% of the SER content differently than occurs with GLY (40% - 50%) In the morphology studies a phase separation was observed in both GLY and GLU films, In the traction results the GLY presented the expected plasticity since the GLU eliminates the plasticity of the SER / PVA film but significantly increases the resistance of the material, a clear consequence of more intense interactions inside the material. It also showed a positive release profile that can be modulated in SER / PVA compositions, these results demonstrating the viability of the film as a release material. Thus, GLU has a multiple function in the proposed polymer blend as well as acting as a crosslinker can also act as a drug.

A conformação de dispositivos médicos implantáveis a partir de uma blenda exige o desenvolvimento de um produto com propriedades próximas do comportamento ideal, combinando propriedades térmicas e mecânicas e boa resposta tecidual. O Poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) e o Poli (isopreno) (IR) foram escolhidos como componentes da blenda com finalidade de promover boa biocompatibilidade e características mecânicas especificas. As blendas foram obtidas por dissolução dos polímeros em solvente orgânico, seguida de secagem. Para determinar a influência do teor de IR sobre as propriedades da blenda, foram realizados ensaios de espectroscopia na região de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), microscopia óptica por luz polarizada (POM), análise de dureza, ensaio de tração e análise de viabilidade celular. A presença de IR na blenda provocou alteração na estrutura molecular semi-cristalina do PLGA, bem como influenciou o comportamento mecânico analisado a partir da curva tensão-deformação do material. A blenda se mostrou biocompativel em ambiente celular e em ensaios preliminares em animais, apresentando potencial para aplicação como biomaterial. / The conformation of an implantable medical device from a polymeric blend requires the development of a product with properties as close as possible of ideal behavior with the combination between thermal and mechanical properties and good tissue response. The poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and the poly (isoprene) (IR) were chosen as the blend components to promote good biocompatibility and specific mechanical characteristics. The blends were obtained by dissolution of polymers in organic solvent, followed by drying. In order to determine the IR content influence over the blend properties, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), polarized light optical microscopy (POM), hardness analysis, tensile test and cell viability test were carried out. The IR presence caused changes in semi-crystalline molecular structure of PLGA, as well as actuated over the mechanical response analyzed on material’s stress-strain curve. The blend showed itself biocompatible at cellular environment and at preliminary animal tests, presenting potential for application as biomaterial.

Os poliésteres alifáticos, como poli(caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) (PLA), são comumente usados em produtos biodegradáveis. Esses materiais são ecológicos e o uso de fibras vegetais com estes polímeros corrobora em uma alternativa de lidar com os resíduos da agroindústria e da indústria madeireira. O objetivo deste estudo foi de investigar as propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica das bioblendas de PCL/PLA e seus biocompósitos com fibras vegetais. As fibras vegetais avaliadas foram a de babassu (Orbignya phalerata), de cana-de-açúcar (Saccharum spp) e farinha de madeira (Pinus Ellioti). A bioblenda de PCL/PLA foi utilizada como referência na proporção de 70/30, 50/50 e 30/70 (m/m) e para cada biocompósito foi utilizado 20% de fibra vegetal com duas granulometrias, de 35 e 45 mesh. As misturas foram processadas via extrusão e moldados por compressão térmica em formato de fitas. As amostras foram expostas a intemperismo natural por um período total de 120 dias e avaliadas as mudanças de suas propriedades mecânicas, físicas, químicas, morfológicas e térmicas a cada 30 dias. Evoluções das superfícies deterioradas das amostras foram observadas por MEV e demonstraram que foram ocasionadas pelas condições climáticas severas e confirmadas por FTIR através de uma diminuição considerável dos grupos ésteres. A incorporação de maior quantidade PLA ao PCL nas bioblendas aumentou o módulo de elasticidade e resistência à tração. Os biocompósitos reforçados com fibras vegetais com granulometria de 45 mesh destacaram-se em maior resistência à tração, e, após envelhecimento natural de 30 dias apresentaram menor decaimento assim como o módulo elástico. A estabilidade térmica dos biocompósitos com farinha de madeira de Pinus e fibras de cana-de-açúcar foi maior do que as de babaçu. O biocompósito reforçado com fibras de cana-de-açúcar destacou-se com maior desempenho mecânico indicando que houve uma melhor interação entre fibra e matriz polimérica. Resultados do monitoramento da degradação biótica avaliados em câmara respirométrica indicaram que o PCL apresentou menor velocidade de biodegradação em relação ao PLA. As bioblendas e biocompósitos com maior teor de PCL mostraram menor produção de CO2 ao longo do período avaliado. O biocompósito com menor teor de PCL e reforçado com fibra de cana-de-açúcar destacou-se com uma maior velocidade de biodegradação e pela maior produção de CO2. As propriedades resultantes da degradação abiótica e biótica destes materiais auxiliam no desenvolvimento de produtos de vida útil curta, bem como, na preservação do meio ambiente. / Aliphatic polyesters, such as poly(caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) have been commonly used in biodegradable products. These materials are ecological and use of vegetal fibers in these composites also provides an alternative way to deal with agricultural residues. This study aims to evaluate the properties resulting from the abiotic and biotic degradation of PCL/PLA bioblends and their biocomposites. The vegetal fibers evaluated were babassu (Orbignya phalerata), sugarcane (Saccharum spp) and wood flour (Pinus Ellioti). PCL/PLA bioblends were used as reference with 70/30, 50/50 and 30/70 (w/w) ratio and each biocomposite had 20% of vegetal fiber content with 35 and 45 mesh granulometry was used. The bioblends were processed by extrusion and molded in tape format. The samples were exposed to natural weathering for 120 days and the changes in their mechanical, physical, chemical, morphological and thermal properties were evaluated every 30 days. Damaged surface evolution was performed by SEM and showed that they were caused by the severe climatic conditions and confirmed by FTIR through a considerable decrease of the ester groups. Addition of PLA to the PCL in the bioblends increased the modulus of elasticity and tensile strength. Reinforcements with vegetable fibers with 45 mesh granulometry increased tensile strength, and, after natural aging of 30 days, showed lower decrease as well as the modulus. Thermal stability of the biocomposites with wood flour and sugarcane fibers was higher than babassu. Biocomposites reinforced with sugarcane fibers highlighted in the higher mechanical performance indicating that there was a better interaction between fiber and polymer matrix. Results of the monitoring of biotic degradation indicated that PCL presented a lower rate of biodegradation in relation to PLA. Bioblends and biocomposites with higher PCL content showed lower CO2 generation over the period evaluated. Biocomposites with lower content of PCL and reinforced with sugarcane fiber stood out in the greater speed of biodegradation and the greater production of CO2. Properties resulting from the abiotic and biotic degradation prompted changes in its structures and to facilitate its degradation in times lower than conventional and aid in the development of short-lived products as well as in the preservation of the environment.

A conformação de dispositivos médicos implantáveis a partir de uma blenda exige o desenvolvimento de um produto com propriedades próximas do comportamento ideal, combinando propriedades térmicas e mecânicas e boa resposta tecidual. O Poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) e o Poli (isopreno) (IR) foram escolhidos como componentes da blenda com finalidade de promover boa biocompatibilidade e características mecânicas especificas. As blendas foram obtidas por dissolução dos polímeros em solvente orgânico, seguida de secagem. Para determinar a influência do teor de IR sobre as propriedades da blenda, foram realizados ensaios de espectroscopia na região de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), microscopia óptica por luz polarizada (POM), análise de dureza, ensaio de tração e análise de viabilidade celular. A presença de IR na blenda provocou alteração na estrutura molecular semi-cristalina do PLGA, bem como influenciou o comportamento mecânico analisado a partir da curva tensão-deformação do material. A blenda se mostrou biocompativel em ambiente celular e em ensaios preliminares em animais, apresentando potencial para aplicação como biomaterial. / The conformation of an implantable medical device from a polymeric blend requires the development of a product with properties as close as possible of ideal behavior with the combination between thermal and mechanical properties and good tissue response. The poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and the poly (isoprene) (IR) were chosen as the blend components to promote good biocompatibility and specific mechanical characteristics. The blends were obtained by dissolution of polymers in organic solvent, followed by drying. In order to determine the IR content influence over the blend properties, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), polarized light optical microscopy (POM), hardness analysis, tensile test and cell viability test were carried out. The IR presence caused changes in semi-crystalline molecular structure of PLGA, as well as actuated over the mechanical response analyzed on material’s stress-strain curve. The blend showed itself biocompatible at cellular environment and at preliminary animal tests, presenting potential for application as biomaterial.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-24T11:57:50Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3125678 bytes, checksum: 2a20c92b5ea0b04d589a19fbceee841a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T11:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3125678 bytes, checksum: 2a20c92b5ea0b04d589a19fbceee841a (MD5) Previous issue date: 2016-11-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Os polímeros biodegradáveis constituem um campo de pesquisa emergente na área de embalagens, as maiores barreiras para a aceitação destes materiais como substitutos para os tradicionais polímeros não biodegradáveis estão no desempenho mecânico limitado e alto custo. Diante disso, as nanoceluloses têm sido estudadas como biopolímeros de alta tecnologia para aplicação em nanoreforço em diversos materiais. A primeira etapa deste trabalho foi sintetizar e caracterizar os nanocristais de celulose CNC extraídos a partir do bagaço de cana- de-açúcar. Após a síntese com a hidrolise ácida, o rendimento foi estimado em 40 %, o tamanho variou de 6 a 20 nm de diâmetros e comprimento médio dos cristais variam de 150-300 nm. A avaliação da medida de potencial elétrico superficial mostrou valor médio -19,4 mV, apresentou morfologia de bastonete, temperatura inicial de degradação dos nanocristais de celulose foi de 268 oC, o indice cristalidade foi de 71 % do CNC. A segunda etapa foi sintetizar celulose nanofibrilada CNF extraída do bagaço de cana-de-açúcar processo mecânico de desfibrilação no moinho Super Masscolloider Masuko Sangyo. A celulose nanfibrilada foi caracterizada tendo um rendimento estimado de 90 %, possui seu comprimento alongado 350 nanométrico e seu diâmetro na escala 11 a 16 nanométrico. A avaliação da medida de potencial elétrico superficial mostrou valor médio -26,2 mV. A análise de difração de raios X e análise térmica revelaram que NCFs possui cristalinidade 64,3 % e a temperatura inicial de degradação celulose nanofibriladas foi 240 oC, provavelmente devido à estrutura amorfo. A próxima etapa foi desenvolver uma embalagem ativa biodegradável com pectina (PEC) e adicionar o antimicrobiano nisina z e nanocristais de celulose com nanoreforço. Os resultados obtidos mostraram que os filmes de pectina (PEC) com nisina z (NIS) inibiram o crescimento das bactérias avaliadas a Escherichia coli e Staphylococcus aureus. A temperatura inicial de degradação dos filmes variou (260 oC a 290 oC). O alongamento na ruptura não obteve diferença significativa ao nivel de (P>0,05) na interação.O alongamento na ruptura reduziu com adição das concentrações máximas de NIS e CNC e, consequentemente, houve aumentos do módulo de elasticidade, tornando os filmes mais rígidos e mais fortes. A resistência à máxima tração do filme foi afetado pelos níveis de CNC (8,55 % e 10 %) estudados, no entando, quanto maior concentração de nisina (8,55 %) e CNC maior foi o resistência a máxima dos filmes.A taxa de permeabilidade do vapor de água foi influenciada por uma maior concentração de nanocristais de celulose (10 %) nos filmes de pectina ocorreu uma aumento significativo da taxa de permeabilidade ao vapor d’água (TPVA), mostrando que o nanocristais de celulose em alta concentração não funcionaram como uma barrreira para impedir a passagem de gases. A última etapa foi desenvolver uma embalagem ativa biodegradável á base de pectina com nisina z e celulose nanofibrilada (CNF). No teste de difusão em ágar para todos os tratamentos testados ocorreu diferencia significativa ao nível (P>0,05), observou-se atividade antimicrobiana in vitro da nisina z (NIS) para o micro-organismos Escherichia coli e Staphylococcus aureus. As propriedades mecânicas dos flmes mostraram que a resistência máxima foram afetada pela adição de celulose nanfibrilada (CNF) nos níveis estudados e obteve diferença significativa ao nível (P>0,05).O alongamento na ruptura obteve diferença significativa ao nível (P>0,05) e também foi afetado pela presença de CNF e NIS. O módulo de elasticidade não obteve diferença significativa ao nível (P>0,05) em concentrações máximas de NIS e CNF. As análises termogravimétricas dos filmes apresentaram uma temperatura de degradação de variando de 241 oC a 349 oC entre os tratamentos. A taxa de permeabilidade do vapor de água (TPVA) reduziu com a concentração máxima de 10 % de CNF nos filmes de pectina. A CNF funcionou com uma barreira física formada com a dispersão nanofibrilas na matriz polimérica dificultando a passagem de vapor de água. Essa propriedade é essencial para embalagens para alimentos. / Biodegradable polymers constitute an emergent research field in the area of packages. The biggest barriers for the approval of these materials as substitute for the traditional non-degradable polymers lay on the limited mechanical performance and the high cost.Thereof, the nanocellulose has been studied as high tech biopolymers for the application in nanoreinforcement in several materials. The first stage of this work was to synthesize and characterize the cellulose nanocrystals (C NC) extracted from the sugar cane bagasse. After the synthesis with acid hydrolysis, the yield was estimated in 40 %, the size varied from 6 to 20 nm diameter and the crystals average length varied from 150 to 300 nm. The superficial electric potential measure assessment showed an average value -19,4 mV, presented rods morphology, initial temperature of cellulose nanocrystal degradation was of 268 oC, the cristalnillity index was 71 % from the CNC. The second stage was to synthesize nanofibrillated cellulose CNF extracted from the sugar cane bagasse, mechanical process of defribillation in the mill Super Masscolloider Masuko Sangyo. The nanofibrillated cellulose was characterized with a yield estimated at 90 %, and it has its length elongated 350 nanometric and its diameter in the scale of 11 to 16 nanometric. The superficial electric potential measure assessment showed an average value -26,2 mV. The X-Ray diffraction analysis and the thermal analysis revealed that CNFs have crystanillity 64.3 % and the nanofibrillated cellulose degradation initial temperature was of 240 oC, probably due to the amorphous structure. The next stage was to develop a biodegradable active package with pectin (PEC) and to add the nisin Z antimicrobial as well as the cellulose nanocrystals with nanoreinforcement. The results that were obtained showed that the pectin films (PEC) with nisin Z (NIS) inhibited the growth of the evaluated bacteria Escherichia coli and Staphylococcus aureus. The films degradation initial temperature varied from 260 oC to 290 oC. The elongation in the rupture did not obtain significant difference at the level of P>0.05 in the interaction, but it was affected when the presence of CNC and NIS were evaluated separately. That elongation reduced with the addition of the maximum concentration of NIS and CNC and, consequently, there were increase of the elasticity modules, making the films stronger and more rigid. The maximum resistance of the film was affected by the studied levels of CNC (8.55 % and 10 %); however, the bigger the concentration of nisine (8.55 %) and CNC the bigger the maximun resistance of the films. The water vapor permeability rate was influenced by a larger concentration of cellulose nanocrystals (10 %); in the pectin films, a significant increase in the water vapor permeability rate (TPVA) took place, showing that the cellulose nanocrystals in high concentration did not function as a barrier to impede the gas passage. The last stage was to develop a biodegradable active package pectin-based with nisin Z and nanofibrillated cellulose (CNF). In the diffusion test in agar for all the tested treatments, a significant difference at the level P>0.05 took place and an antimicrobial activity in vitro of the nisin Z was observed for the microorganisms Escherichia coli and Staphylococcus aureus. The films mechanical properties showed that the maximum resistance was affected by the addition of nanofibrillated cellulose (CNF) in the studied levels and it obtained a significant difference at the level( P>0.05). The bigger the concentration of NIS and CNF the bigger was the films maximum resistance. The elongation in the rupture obtained significant different at level( P>0.05) and was also affected by the presence of CNF and NIS. The elasticity module did not obtain significant difference at level P>0.05 in maximum concentration of NIS and CNF. The films termogravimetric analyses presented a degradation temperature varying from 241 oC to 349 oC among the treatments. The water vapor permeability rate (TPVA) reduced with the maximum concentration of 10 % of CNF in the pectin films. The CNF worked as a physical barrier formed with the dispersion of the nanofibrillated in the polymeric matrix making the passage of water vapor difficult. This property is essencial in food packages.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-24T17:35:42Z No. of bitstreams: 1 texto compelto.pdf: 576732 bytes, checksum: 71f65814b643bd9956f27054a48ca690 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T17:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto compelto.pdf: 576732 bytes, checksum: 71f65814b643bd9956f27054a48ca690 (MD5) Previous issue date: 2016-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os plásticos derivados de petróleo representam um grande problema ambiental, devido à sua dificuldade de biodegradabilidade. Uma alternativa aos polímeros sintéticos é o uso de biopolímeros biodegradáveis, que são de fontes naturais, renováveis e de baixo custo. Os biopolímeros ainda têm seu uso limitado, devido às baixas propriedades mecânicas, térmicas e de barreira. O uso dos nanocompósitos pode melhorar as propriedades dos filmes biodegradáveis. Atualmente, há um grande interesse pelos consumidores por alimentos mais saudáveis, seguros e livres de conservantes sintéticos. As nanoemulsões de óleos essenciais vêm conferindo maiores propriedades antimicrobianas aos óleos essenciais, sendo utilizadas para a produção de embalagens ativas, com o objetivo de estender a vida de prateleira e inibir a multiplicação ou eliminar micro-organismos patogênicos e deteriorantes nos alimentos. Neste trabalho, foi desenvolvida uma embalagem ativa de hidroxipropilmetilcelulose, nanoemulsão de óleo essencial de carqueja (OE) e argila laponita (LAP). Na primeira etapa, foi produzida a nanoemulsão de óleo essencial de carqueja e caracterizada quanto à sua estabilidade físico-química. Avaliou-se o tamanho e a estabilidade da nanoemulsão durante sete dias de armazenamento, através das análises macroscópica, estresse térmico, diâmetro médio da gotícula, potencial zeta, índice de polidispersão e pH. A nanoemulsão apresentou-se estável sem a ocorrência de separação de fases, ou processos de instabilidade durante os sete dias de armazenamento. Na segunda etapa, avaliou-se a atividade antibacteriana do óleo essencial de carqueja sobre Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) e Escherichia coli (ATCC 11229), determinando sua concentração mínima inibitória. Posteriormente, os filmes foram desenvolvidos e avaliados por meio de análise da atividade antimicrobiana in vitro, espessura, propriedades mecânicas, microscopia eletrônica de varredura (MEV), perfilometria óptica, taxa de permeabilidade ao vapor d’água (TPVA), e análise termogravimétrica (TGA). O óleo essencial apresentou atividade antibacteriana sobre S. aureus e P. aeruginosa, com concentração mínima inibitória de 1% (m/v). Quando avaliada a atividade antimicrobiana in vitro dos filmes, observou-se halo de inibição apenas para Gram-positiva (S. aureus). A espessura dos filmes não foi influenciada pela adição de LAP e OE. Quanto às propriedades mecânicas dos filmes, a resistência à tração e módulo de elasticidade foram influenciados apenas pela adição de OE. Já o alongamento na ruptura não foi afetado pela adição de OE e LAP. As análises de microscopia eletrônica de varredura e perfilometria óptica revelaram a formação de gotículas de óleo essencial, fissuras e poros na superfície dos filmes. Os valores de TPVA diminuíram quando a concentração de OE e LAP foi aumentada. O OE e LAP não influenciaram na estabilidade térmica dos filmes. Resultados sugerem que o filme de hidroxipropilmetilcelulose incorporado com nanoemulsão de óleo essencial de carqueja e argila laponita pode ser utilizado como embalagem ativa para aumentar a segurança e vida de prateleira dos alimentos. / Petroleum-based plastics are a major environmental problem because of their difficult degradability. An alternative to synthetic polymers is the use of biodegradable biopolymers, which are from natural sources, renewable and low cost. Biopolymers still have limited use due to the low mechanical, thermal and barrier properties. The use of nanocomposites can improve the properties of biodegradable films. Currently, there is a big interest by consumers for healthy foods, safe and free of synthetic additives. Nanoemulsions of essential oils provide major antimicrobial properties to essential oils, being used for the production of active packaging, aiming to extend the shelf life and inhibit the multiplication or eliminate pathogenic and spoilage microorganisms in food. In this work an active packaging was developed incorporated with nanoemulsion of carqueja essential oil (OE) and laponite clay (LAP). In the first stage, the nanoemulsions of carqueja essential oil were characterized as to their physical and chemical stability. The size and stability of the nanoemulsion were evaluated during seven days of storage through macroscopic analysis, thermal stress, average droplet diameter, zeta potential, polydispersity index and pH. The nanoemulsion was stable without the occurrence of phase separation, or instability processes during the seven days of storage. In the second stage, the antibacterial activity of carqueja essential oil on Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) and Escherichia coli (ATCC 11229) was evaluated, determining its minimum inhibitory concentration. The films were developed and characterized by in vitro antimicrobial activity, thickness, mechanical properties, scanning electron microscopy (SEM), optical profilometry, water transmission rate (WVTR) and thermal gravimetric analysis (TGA). The carqueja essential oil showed antibacterial activity of against S. aureus and P. aeruginosa with minimal inhibitory concentration of 1% (w/v). When evaluated in vitro antimicrobial activity of the films was observed zones of inhibition only for Gram- positive (S. aureus). The thickness of the films was not influenced by the addition of LAP and OE. The mechanical properties were influenced by addition of OE. The SEM analysis and optical profilometry revealed the formation of essential oil droplets, fissures and pores on the surface of the films. The WVTR values decreased when increased the concentration of OE and LAP. The OE and LAP did not influence the thermal stability of the films. Results suggest that the hydroxypropyl methylcellulose film incorporated with nanoemulsions carqueja essential oil and laponite clay can be used as active packaging to increase the safety and shelf life of food.

Curativos utilizados no tratamento de feridas crônicas e queimaduras devem apresentar carac terísticas antimicrobianas. Sabe-se que compostos de prata são utilizados há muito tempo como antissépticos, mas apresentam alguns problemas relacionados ao modo de liberação. A fim de controlar essa liberação, os íons Ag+ podem ser imobilizados em suportes, como por exemplo, zeólitas, que por sua vez devem estar dispersas no filme que é utilizado como curativo. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a caracterização de filmes à base de gelatina, adicionados de zeólita clinoptilolita impregnada com íons prata e a avaliação das propriedades antimicrobianas, visando à aplicação no tratamento de ferimentos. Filmes com 5,7 e 10% (m/v) de gelatina e 0, 5, 10, 15, 20 e 25% (v/v) de glicerol foram produzidos e caracterizados quanto à espessura, teor de umidade, capacidade de absorção de água (CAA), caráter hidrofílico, propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água (PVA), fluxo de permeação de vapor de água (FPVA), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Com base nas características determinadas, foi possível selecionar três formulações para incorporação das zeólitas (10% de gelatina e 15, 20 e 25 % de glicerol). A zeólita comercial clinoptilolita foi caracterizada e impregnada com íons Ag+. Na sequência, por meio de um ensaio antimicrobiano preliminar, foi definido que as zeólitas seriam adicionadas aos filmes nas concentrações de 0,5; 1 e 2 % (m/v). Os filmes à base de gelatina com zeólitas foram caracterizados pelos mesmos ensaios citados e também por análise tennogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e quantiticação de íons prata por espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Através da avaliação antimicrobiana qualitativa, percebeu-se que a ação antimicrobiana é decorrente da presença dos íons Ag+, porém não foram identificadas diferenças expressivas entre o tamanho dos halos de inibição formados para as diferentes concentrações de clinoptilolita-Ag. Através do ensaio microbiológico quantitativo verificou-se que não havia carga bacteriana na solução onde o filme estava imerso. Os resultados obtidos mostram que os filmes desenvolvidos neste estudo têm potencial para serem aplicados como curativos, atuando como antimicrobiano, auxiliando, desta forma, na cicatrização dos ferimentos. / Dressings used in treatment of bums and chronic wound must present antimicrobial characteristics. It is known that silver compounels are used for long time as antiseptics, but they have some problems related to release mode. To control this release, Ag+ ions may be immobilized in supports, as zeolites, that must be disperseel in the film used as wound dressing. In this sense, this work objectives the development and characterization of gelatin based-films added of clinoptilolite zeolite impregnated with silver ions and antimicrobial properties evaluation, aiming the application in wound treatment, as burns, for example. Films with 5,7 anel 10% (w/v) of gelatin anel 0, 5, 10, 15, 20 anel 25 % (v/v) of glycerol were produced and characterized by the thickness, moisture content, water absorption capacity (CAA), hydrophilic character, mechanical properties, water vapor permeation (PVA), water vapor permeation flux (FPVA), morphology by scanning electron microscopy (MEV) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Based on the determined characteristics, it was possible select three formulations for zeolites incorporation (10% of gelatin and 15, 20 and 25 % of glycerol). Commercial clinoptilolite zeolite was characterized and impregnated with Ag+ ions. Subsequently, by a preliminary antimicrobial assay, it was defined that the zeolites would be added to the films in the concentrations of 0.5, 1 and 2 % (w/v). Gelatin based films with zeolites were characterizeel by the same assays cited and, also, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and silver ions quantification by flame atomic absorption spectroscopy (FAAS). Characterization tests demonstrated that the zeolite concentration of 0.5% resulted in films with properties more suitable for wound dressing application. By the qualitative antimicrobial evaluation, it was noticed that the antimicrobial action is due to the Ag+ ions, but no significant differences between the size of the inhibition halos formed were observed for the different concentrations of clinoptilolite-Ag. By the quantitative antimicrobial evaluation, it was found that there was no bacterial load in the solution where the film was submerged. The results show that the films developed in this stuely have potential to be applied as wound dressings, acting as an antimicrobial, thus helping the wound healing.