In this study, we aimed to develop new membranes based on chitosan (CHIT) and fish scale (ESC). The possibility of using the uncrosslinked membranes (ESC/CHIT) and sodium tetraborate-crosslinked membranes (ESC/CHIT-B) for tetracycline (TCC) and doxocicline (DOX) release was investigated. The drugs releases were studied at 30 and 37º C in phosphate buffered saline (pH 7.4). The ESC/QUIT membranes released lower amounts of the drugs for shorter intervals of time in relation to ESC/QUIT-B. The in vitro releases profiles of TCC and DOX from synthesized membranes were all well fitted to the Peppas model. The releases of DOX from the crosslinked and the uncrosslinked membranes were regarded to a coupled diffusion/ polymer relaxation mechanism. This mechanism was also responsible for the release of TCC from ESC/QUIT, whereas polymer relaxation alone controlled the release of TCC from ESC/CHIT-B. The results suggest that the synthesized membranes are promising for application in drug delivery systems / Neste estudo, buscou-se desenvolver novas membranas à base de quitosana (QUIT) e escama de peixe (ESC). A possibilidade de utilização das membranas não reticuladas (ESC/QUIT) e membranas reticuladas com tetraborato de sódio (ESC/QUIT-B) para a liberação dos fármacos tetraciclina (TCC) e doxociclina (DOX) foi avaliada. A liberação dos fármacos foi estudada em tampão fosfato salino (pH 7,4) a 30 e 37ºC. As membranas ESC/QUIT liberaram menores quantidades dos fármacos durante intervalos de tempos mais curtos em relação à ESC/QUIT-B. Os dados de liberação in vitro da TCC e DOX a partir das membranas preparadas ajustaram-se bem ao modelo de Peppas. As liberações da DOX a partir de membranas reticuladas e não reticuladas foram controladas por mecanismos de difusão e de relaxação polímérica. Este último mecanismo também foi responsável pela liberação da TCC a partir de ESC/QUIT, enquanto que somente a relaxação polimérica controlou majoritariamente a liberação da TCC a partir de ESC/QUIT-B. Os resultados obtidos sugeriram que as membranas preparadas são promissoras para aplicação em sistemas de liberação de fármacos.

O presente estudo teve como objetivo realizar a triagem de PHA sintases numa biblioteca metagenômica de solo de Mata Atlântica, empregando duas técnicas de busca: o método de detecção fenotípica e a técnica de PCR. Resultados positivos foram obtidos com este último, empregando iniciadores descritos na literatura e iniciadores descritos neste trabalho. Em 10.67% dos clones da biblioteca foram obtidos amplicons, dos quais 7 foram seqüenciados, apresentando similaridade para os genes phaC dos tipos II e IV. Adicionalmente, 67 clones positivos para a classe III foram obtidos e 4 destes foram seqüenciados. Duas das seqüências obtidas mostraram alta similaridade com o gene codificador da enzima glutamina sintetase tipo I, outro deles para a proteína hipotética conservada pertencente à família de enzimas oxidoredutases e a outra para o componente D do gene hidrogenase-4. A partir da análise dos resultados, iniciadores mais específicos são propostos. Assim, a técnica de PCR foi mais eficiente na detecção de genes da biossíntese de PHA na biblioteca metagenômica estudada. / To perform a PHA synthase screening in a metagenomic library from Atlantic forest soil two search methods were applied: phenotypic detection and PCR. Positive results with PCR were obtained by using primers described in the literature and proposed in this study. Amplicons were obtained in 10.67% of the library, 7 of them were sequenced showing similarity with class II and IV phaC genes. In addition, 67 positive clones for class III were obtained and 4 of them were sequenced. Two of these sequences showed high similarity to the glutamine synthase gene type I, the third one showed similarity to the conserved hypothetical protein of the reductase family, and the forth presented similarity to the component D of the hidrogenase-4. According to the results, more specific primers are suggested. Therefore, PCR was more efficient in the detection of PHA biosynthesis genes in the studied metagenomic library.

Resíduos lignocelulósicos são substratos proeminentes para a produção sustentável de polihidroxialcanoatos (PHAs) e etanol. A xilose é um dos principais componentes da lignocelulose, mas o aproveitamento eficiente desse açúcar ainda representa uma barreira técnica. O objetivo desse trabalho foi obter linhagens bacterianas mais eficientes no consumo desse açúcar. Foi introduzido maior número de cópias dos genes do catabolismo (xylAB) e transporte (xylFGH) de xilose, nas linhagens Escherichia coli KO11, produtora de etanol, e Burkholderia sacchari LFM 101, produtora de poli-3-hidroxibutirato (PHB). Os recombinantes foram avaliados quanto ao consumo de xilose e produção na presença e ausência de glicose. Para B. sacchari LFM 101 essa estratégia não incrementou o consumo desse açúcar. Para E. coli KO11 xylAB reduziu o tempo de consumo de xilose e aumentou a produção final de etanol em 30%, mas esse efeito foi prejudicado pela repressão catabólica; enquanto xylFGH foi deletério ao reduzir para quase zero o crescimento e produção de etanol por essa linhagem. / Lignocellulosic residues are remarkable substrates for the sustainable production of polyhydroxyalkanoates (PHAs) and ethanol. Xylose is one of the most important lignocelullose component but its efficient utilization still represents a technical barrier. The aim of this work was to obtain bacterial strains more efficient in the xylose consumption. Multiple copies of the catabolism (xylAB) and transport (xylFGH) genes of xylose were introduced in the ethanol producer Escherichia coli KO11 strain and the poly-3-hydroxybutyrate (PHB) producer Burkholderia sacchari LFM 101. The recombinants strains were evaluated for their production and xylose consumption in the presence and absence of glucose. This strategy did not increase xylose consumption in B. sacchari strains. The xylAB gene improved xylose consumption and increased the ethanol production about 30% in E. coli KO11, but this effect was impaired by catabolite repression; while xylFGH gene was deleterious to reduce the growth and ethanol production by this strain.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-09T12:32:19Z No. of bitstreams: 1 eduardowalneidecastilhoalmeida.pdf: 7881100 bytes, checksum: cbb6b4847af9bf4b4d520cd2ec87ac60 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T14:14:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 eduardowalneidecastilhoalmeida.pdf: 7881100 bytes, checksum: cbb6b4847af9bf4b4d520cd2ec87ac60 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T14:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 eduardowalneidecastilhoalmeida.pdf: 7881100 bytes, checksum: cbb6b4847af9bf4b4d520cd2ec87ac60 (MD5) Previous issue date: 2014-03-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, modelos biopoliméricos derivados de biomassa foram estudados visando avaliar sua viabilidade enquanto superfícies capazes de funcionar como potenciais agentes catalíticos heterogêneos para o processo de transesterificação de óleos vegetais. Inicialmente, modelos representativos de lignina (dímeros), celulose (dímeros, trímeros, tetrâmeros e pentâmeros), quitina (dímeros, tetrâmeros e hexâmeros) e quitosana (dímeros, tetrâmeros e hexâmeros) foram submetidos a uma metodologia sequencial quânticaquimiométrica-quântica de análise conformacional. Por meio desta, foram selecionados os pares de ângulos torcionais de maior efeito para a descrição de energia total dos modelos derivados de biopolímeros. Os dados estruturais das estruturas moleculares de modelos de lignina, celulose, quitina e quitosana otimizadas através deste método apresentaram um bom acordo com valores experimentais constantes na literatura. Logo, tais modelos serviram de base para o estudo da interação entre estes biopolímeros e alguns compostos de comprovado poder catalítico para o processo de transesterificação de óleos vegetais. A análise do processo de interação envolvendo o trióxido de enxofre (SO3), o metóxido de sódio (MS), o complexo metálico Sn(IV)(3-hidróxi-2-metil-4-pirona)2 (CM) e o tetrafenilporfirinato de estanho (IV) como dopantes dos modelos biopoliméricos apontou a viabilidade do processo de dopagem de materiais derivados de biomassa através da obtenção de valores baixos para as energias de interação (Eint) em todos os casos. Para o dopante SO3 foram estabelecidos alguns parâmetros termodinâmicos e cinéticos atrelados ao processo reacional de dopagem das superfícies de modelos de lignina, celulose, quitina e quitosana. Os resultados apontaram a viabilidade termodinâmica e cinética do processo, por meio da obtenção de uma barreira de ativação moderada (ΔG‡ ~ 20,0 kcal mol-1) aliada a uma viabilidade entálpica de, aproximadamente, 8,0 kcal mol-1. A variação da energia livre de Gibbs reacional (ΔrG) mostrou-se favorável à ocorrência dos processos reacionais em todos os casos. / In the present work, biopolymeric models derived from biomass have been studied seeking to evaluate their surfaces feasibility as heterogeneous catalytic agents for transesterification of vegetable oils. First of all, representative models from lignin (dimers), cellulose (dimers, trimmers, tetramers and pentamers), chitin (dimers, tetramers and hexamers) and chitosan (dimers, tetramers and hexamers) were submitted to a quantum mechanics-chemometryquantum mechanics sequential methodology for conformational analysis. Through this sequential approach, pairs of torsional angles were selected according their roles on the total energy description of biopolymer-derived models. The structural data from molecular models of lignin, cellulose, chitin and chitosan, optimized by means of the sequential methodology above mentioned, presented a good agreement with experimental data form the literature. Thus, these models were used to evaluate the interaction of biopolymers and some promising catalytic compounds used for transesterification of vegetable oils. The analysis of the interaction process involving sulfur trioxide (SO3), sodium methoxide (MS), Sn(IV)(3hydroxy-2-methyl-4-pirone)2 (CM) and tin(IV) tetraphenylporphyrin (PM) as dopant of bioplolymeric models have pointed out the feasibility of the doping process of biomassderived materials. The interaction energy (Eint) have presented low values for all systems. For the SO3 dopant some thermodynamics and kinetics parameters related to the doping process of some lignin, cellulose, chitin and chitosan models were established. The results pointed out the thermodynamic and kinetic process availability by obtaining a small activation barrier (ΔG‡ ~ 20,0 kcal mol-1) and favorable enthalpic contribution of about -8,0 kcal mol-1. The change in Gibbs free energy associated to the chemical reactions (ΔrG) was favorable to the occurrence of reaction processes in all cases.

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T20:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taketa_ThiagoBezerra_M.pdf: 4178929 bytes, checksum: 10d5bd8df33f074970da2596a3ef43a0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A busca por materiais que possam constituir superfícies antimicrobianas é relevante uma vez que o contato com micro-organismos patogênicos representa um sério risco à saúde. Além das propriedades naturais biocidas de alguns materiais, a adição de compostos que também atuam como agentes antibióticos como íons metálicos ou peptídeos, podem potencializar essa funcionalidade. Existe também a alternativa de criar-se uma superfície antimicrobiana através da modificação da densidade e da mobilidade de cargas catiônicas dos materiais utilizados, assim como propriedades estruturais dos revestimentos visando dificultar a adesão ou crescimento de micro-organismos. Neste trabalho, os filmes foram construídos pela técnica layer-by-layer, na qual é feita a imersão de um substrato (lâmina de vidro) alternadamente em soluções que contêm cargas positivas ou negativas e, no intervalo entre cada submersão, o filme em formação passa por um processo de lavagem em água deionizada para a retirada do excesso de polieletrólitos. Especificamente, foram utilizados o biopolímero catiônico quitosana (CHI) e os polieletrólitos negativos alginato de sódio (ALG) e ácido hialurônico (HA). Os filmes constituídos de ALG/CHI e HA/CHI foram construídos em diferentes pH e força iônica das soluções polieletrolíticas. Por análises de perfilometria e microscopia de força atômica (AFM) foi possível monitorar mudanças de espessura e rugosidade dos recobrimentos e foi verificado que a presença de sal no meio de deposição faz com que os polímeros apresentem conformações com mais loops e tails e esse arranjo das cadeias em solução é transmitido para os filmes, que se tornam mais rugosos. Além disso, a espessura dos filmes pode ser controlada por meio do ajuste do pH do meio de deposição. A incorporação dos corantes rosa de bengala e azul de alciano, em conjunto com análises de FTIR possibilitou identificar os grupos funcionais responsáveis pela funcionalidade dos recobrimentos formados. Por fim, foram feitos testes dos recobrimentos, com e sem acetato de prata, frente à cepa Candida albicans e foi verificado que filmes contendo Ag+ foram capazes de inibir o crescimento do fungo. O uso sinérgico de polímeros naturais e da técnica LbL viabilizou, de uma maneira simples e versátil, a construção de filmes nanoestruturados com potencial para aplicações antimicóticas / Abstract: The search for materials that can constitute antimicrobial surfaces is relevant since the contact with pathogenic microorganisms is a serious health risk. Besides the natural biocidal properties of some materials, the addition of compounds that also act as antimicrobial agents, such as metal ions or peptides, may enhance this capability. There is also the alternative to create an antimicrobial surface by modifying the density and mobility of cationic charges of the materials used, as well as structural properties of the coatings in order to hinder the adhesion or proliferation of microorganisms. In this work, the nanostructured films were built by the layer-by-layer (LbL) technique, whose interaction among species with opposite electrostatic charges is, in most cases, the primary phenomenon responsible for the formation of multilayers. Specifically, we chose the cationic biopolymer chitosan (CHI) and the negative polyelectrolytes sodium alginate (ALG) and hyaluronic acid (HA). The aim of this study was to evaluate the effect of ionic strength (0 versus 200 mM) and pH (3 versus 5) on ALG/CHI and HA/CHI nanostructured multilayered thin films properties. From profilometry and atomic force microscopy (AFM) analysis, it was possible to monitor changes in thickness and roughness of the coatings and it was found that the presence of salt in polyelectrolyte solutions promoted polymer chains conformations with more loops and tails and this arrangement in solution is transmitted to films, resulting in rougher coatings. Furthermore, the film thickness can be precisely controlled by adjusting the pH of the polyelectrolyte solution. The incorporation of rose bengal and alcian blue dyes in conjunction with FTIR analysis allowed identifying the functional groups responsible for the functionality of the coatings formed. Finally, we evaluated the antifungal activity of the LbL coatings (with and without silver ions) against Candida albicans strain and we observed that films containing Ag+ were able to inhibit the growth of the fungus. The synergistic use of natural polymers and LbL technique made possible, in a simple and versatile way, the construction of nanostructured films with great potential for antifungal surfaces / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:43:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuedaMartinez_GuillermoAndres_M.pdf: 4483284 bytes, checksum: 01caeae720e6b42068cb4cc55f6897d9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O desenvolvimento de materiais para a aplicação em engenharia tecidual vem sendo um dos grandes desafios na pesquisa de biomateriais. Polímeros não tóxicos e biocompatíveis ao corpo humano são estudados para viabilizar sua aplicação em técnicas avançadas de biofabricação, como a prototipagem rápida. Estas técnicas utilizam biomateriais, permitindo manipular e depositar nestes, células vivas em um processo de construção por camadas de matrizes ou -scaffoldsII, possibilitando seu posterior uso como dispositivos médicos. Dentre os biomateriais que podem ser utilizados na prototipagem rápida para uso biomédico, encontra-se o poli (ácido láctico) ou PLA, o qual é sintetizado a partir do ácido láctico que pode ser obtido por fermentação de açúcares extraídos de fontes renováveis, tais como cana-de-açúcar e milho. O PLA é um polímero biocompatível usado em várias aplicações biomédicas, devido à sua degradabilidade em contato com fluidos corpóreos e capacidade de ser absorvido pelo corpo humano. Trata-se de um polímero muito versátil que pode ser produzido com ampla gama de propriedades. Devido a estas características, encontrar os valores ótimos de todas as variáveis para atingir propriedades específicas do produto, torna-se inviável experimentalmente, visto que há elevado custo e grande tempo requerido pelos experimentos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma planta de processamento virtual para estudar e simular o processo de síntese do PLA a partir de fontes renováveis usando o simulador comercial ASPEN PLUS®. Através das simulações foram identificadas as relações das propriedades do polímero com as condições operacionais (temperatura, pressão, entre outras) e de projeto (volume reacional), visando obter um produto final com alta massa molar e pureza / Abstract: The development of successful materials for use in tissue engineering has been one of the major challenges in biomaterials research. Biocompatible polymers as well as advanced biomanufacturing techniques, such as rapid prototyping, have been extensively studied. These techniques use biomaterials that allow the manipulation and deposition of living cells in a layer-by-layer building process to create- scaffoldsII for further use as medical devices. Poly (lactic acid) or PLA, which is synthesized from lactic acid obtained by fermentation of sugars derived from renewable sources such as sugar cane and corn, is one of the most common biomaterials employed in rapid prototyping. PLA is a biocompatible polymer used in several biomedical applications due to its high biodegradability in contact with body fluids and its ability to be absorbed by the human body. Furthermore, it is a very versatile polymer that can be produced with a wide range of properties. Therefore, the experimental process to adjust and optimize all the variables in order to achieve specific properties of the product is impractical, not only because of the high economic cost it involves, but also because of the time-consuming nature of the process. In this context, the study and simulation of the synthesis of PLA from renewable sources was proposed using the commercial simulator ASPEN PLUS® in order to identify the relationship between the polymer properties and the operating conditions (temperature, pressure, etc.) as well as the design conditions (reaction volume) so as to achieve a final product with high molecular weight number / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:45:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RinconLasprilla_AstridJuliana_M.pdf: 3221598 bytes, checksum: 770b6e18d53feb7a64bc70fd5a1e0f6a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os recentes avanços em biomateriais, como polímeros biodegradáveis e bioreabsorvíveis, juntamente com o desenvolvimento de novas técnicas de biofabricação, estão permitindo criar dispositivos médicos que auxiliam na recuperação de tecidos e/ou órgãos danificados por traumas ou doenças, proporcionando melhor qualidade de vida e saúde pública. O Poli (ácido láctico) (PLA) é, dentre os biomateriais, um dos mais importantes para a produção destes dispositivos, devido às suas propriedades e por ser produzido a partir do ácido láctico, um ácido orgânico de origem biológica, o qual pode ser sintetizado via fermentativa, utilizando açúcares derivados de cana-de-açúcar, no qual o Brasil tem grande destaque mundial. O PLA pode ser obtido por diferentes rotas, mas independente da rota utilizada, requer um rigoroso controle de processo. As condições de operação deste tipo de síntese influenciam amplamente as características finais do produto. Neste contexto, estudar o comportamento do processo de produção de PLA é necessário para desenvolver estratégias de controle que permitam escolher as condições operacionais para obter um produto com as propriedades desejadas. Neste estudo, foi apresentada a síntese e caracterização de PLA por duas rotas convencionais: condensação direta de ácido láctico e síntese por abertura do anel a partir do lactídeo previamente sintetizado a partir de ácido láctico. Também foi realizada a análise das variáveis operacionais (temperatura e tempo de reação), assim como seus efeitos sobre as características do produto, através dos testes de polimerização realizados e da análise das propriedades dos polímeros obtidos. O projeto foi realizado em três partes: síntese do polímero, caracterização deste e comparação dos resultados obtidos pelos dois métodos. As duas rotas de polimerização do ácido láctico resultaram ser adequadas para a obtenção do PLA a partir de ácido láctico nas condições estudadas / Abstract: Recent advances in biomaterials as biodegradable and bioabsorbable polymers, along with the development of new biomanufacturing techniques, are allowing to create medical devices that assist in tissue and/or organs repair damaged by trauma or disease, providing a better quality of life and public health. The Poly (Lactic Acid) (PLA) is, among the biomaterials, one of the most important for the production of these devices due to its properties and because it is produced from lactic acid, an organic acid of biological origin, which can be synthesized through fermentation using sugars derived from sugar cane, in which Brazil has great global leadership. The PLA can be obtained by different routes, but independent from that used, it requires a rigorous process control. The operating conditions of this kind of synthesis largely influence the final characteristics of the product. In this context, studying the behavior of the production process of PLA is required to develop control strategies that allow choosing the operating conditions for a product with the desired properties. In this study is presented the synthesis and characterization of PLA by two conventional routes: direct condensation of lactic acid and ring opening synthesis of lactide previously synthesized from lactic acid. Also carried out analysis of the operating variables (temperature and reaction time), as well as its effects on the characteristics of the product through of the polymerization tests performed and the analysis of the properties of polymers. The project was undertaken in three parts: polymer synthesis, characterization and comparison of the results obtained by two methods. The two routes of lactic acid polymerization were adequate for obtaining the PLA from lactic acid under the conditions studied / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Cesar Costapinto Santana, Eliana A. de Rezende Duek / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanin_Mirela_D.pdf: 8682882 bytes, checksum: 13666989fdfc12242eada33959fa5c98 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A utilização de materiais poliméricos biodegradáveis na área médica foi um importante avanço biotecnológico, esses materiais podem ser utilizados como implantes temporários substituindo uma função particular do organismo por um período prédeterminado e degradar "in vivo" evitando cirurgia para a retirada do implante. O material a ser escolhido depende das necessidades da aplicação e da biocompatibilidade do material com o organismo vivo. O presente trabalho teve por objetivo estudar blendas de poli(Lácido láctico) (PLLA) / polihidroxibutirato (PHB) para aplicação na área médica. As blendas foram preparadas por dois métodos: evaporação do solvente e por fusão, obtendose amostras nas formas de filmes e pinos, respectivamente. Os filmes foram caracterizados por: análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura modulada (l / Abstract: The use of polymeric biodegradable materials in medicine is an important progress in biotechnology. These materials can be used like temporary implants as substitute a specific function of the organism for a pre-determined period, and its degradation "in vivo", so that there is no need for subsequent surgery to remove the implant The choice of the material will depend on the needs demanded for a certain application and the biocompatibility material/organism The aim of this work was to study poly(ß-hydroxybuyrate) (PHB) I poly(L-lactic acid) (PLLA) blends for medical area application. The blends were prepared from two different methods: casting and melting, obtaining samples in the forms of films and pins, respectively. The films were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), modulated dynamical scanning calorimetry (MDSC), dynamical mechanical analysis (DMA), scanning electron microscopy (SEM), wide-angle X-ray scattering (W AXS), small-angle X-ray scattering (SAXS), and the pins, besides the techniques mentioned above, were characterized by flexural mechanical test. The "in vitro" study of the PHBIPLLA blends was accomplished and their hydrolytic degradation was evaluated. Experiments of human protein adsorption (albumin - HSA, imunoglobulin G HIgG, fibrinogen - HFg) onto biomaterials surfaces (PHB, PLLA PHBIPLLA) were made. These experiments used the Fourier transform intrared spectroscopy (FT-IR) coupled with attenuated total reflectance (ATR) in a continuous flow system, and simulated the physiological conditions in real time to study the biomaterials biocompatibility. The biocompatibility study was complemented using capillary electrophoresis analysis. The results showed that the PHB/PLLA are immiscible, with phase separation; however, with some interaction among the phases. Pins showed dense fracture surfaces, like films of pure PHB and PLLA, while the blends of films showed porous fracture surface. The PHBIPLLA blends revealed better thermal and mechanical properties than pure PHB. It is suggested that the PLLA presence promoted these results. In the degradation study we could observe that PLLA is more susceptible to biological environrnent than PHB and blends, because it presents a faster degradation in a comparison for films and pins. The results also showed that the PHB got to maintain its mechanical properties for more time than PLLA, despite of PHB has mechanical properties inferior than PLLA. During the degradation the samples disclosed tendency to crystallize, probably increasing the crystal lamellar thickness. The biocompatibility study showed density adsorption protein values, HSA and HIgG, onto biomaterials surfaces very similar to those reported in the literature. lt is suggested that the PHBIPLLA blends have potentiality to be used as bioreabsorbables polymers in the medical area / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Filmes à base de biopolímeros podem ser utilizados para produção de embalagens ativas, que além de proteger os alimentos, podem interagir com o produto. No caso de embalagens ativas com atividade antioxidante, tem-se privilegiado o uso de agentes antioxidantes naturais, considerando-se que o uso de antioxidantes sintéticos tem sido questionado, sobretudo em relação à sua inocuidade. Existem muitos extratos de plantas já conhecidos por sua atividade antioxidante, que têm sido utilizados com frequência em estudos de filmes à base de biopolímeros, não somente por serem ricos em polifenóis, mas principalmente por sua boa interação com a matriz polimérica. O extrato de boldo-do-Chile (Peumus boldus) possui atividade antioxidante comprovada, entretanto, não existem relatos sobre sua adição em filmes. Dessa forma, o objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de filmes à base de colágeno ou gelatina adicionados de extrato de boldo-do-Chile, com propriedades físicas e funcionais para seu emprego como embalagens bioativas. Foram realizadas as caracterizações (fenólicos totais, ABTS, DPPH, cor, °Brix e pH) do extrato aquoso de boldo-do-Chile, preparado em quatro diferentes temperaturas. Além disso, foram avaliadas as propriedades reológicas e térmicas da solução de gelatina, e também foram elaborados filmes com as soluções de gelatina e colágeno a partir de soluções filmogênicas com diferentes concentrações de macromoléculas e extrato de boldo. Esses filmes foram caracterizados para conhecimento de suas propriedades mecânicas (tração e perfuração), propriedades óticas (cor e opacidade), espessura, umidade e solubilidade em água. Uma concentração de macromoléculas foi escolhida para a realização de análises complementares, a saber: análises térmicas (DSC), cristalinidade por difração de raio X (DRX), permeabilidade ao vapor de água (PVA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), brilho, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato, propriedades de barreira UV/Visível e atividade antioxidante. A adição do extrato de boldo-do-Chile nos filmes de gelatina e colágeno produziu filmes com atividade antioxidante, sem prejuízo às demais propriedades estudadas. Observou-se que o extrato aquoso de boldo-do-Chile apresentou propriedades antioxidantes, mas que foram dependentes da temperatura de extração. O extrato de boldo-do-Chile foi capaz de modificar as propriedades térmicas das soluções filmogênicas de gelatina, não sendo observado efeito nas análises reológicas. Por outro lado, o extrato aquoso de boldo-do-Chile não influenciou as propriedades mecânicas, solubilidade, umidade, cristalinidade e a permeabilidade ao vapor de água dos filmes de gelatina ou colágeno. Algumas propriedades térmicas sofreram efeito dos extratos, mas as análises de FTIR não mostraram a formação de novas interações. As propriedades óticas e de barreira UV/Visível foram influenciadas pelo extrato de boldo-do-Chile, sendo que os filmes se apresentaram mais amarelados com o aumento da concentração do extrato de boldo-do-Chile. As micrografias mostraram filmes de gelatina bastante homogêneos e filmes de colágeno com superfícies mais rugosas. Os resultados de brilho e ângulo de contato corroboraram com estas respostas. Em conclusão, os filmes de ambas macromoléculas apresentaram atividade antioxidante, podendo dessa forma, serem considerados como filmes ativos. / Biopolymers based films can be used for the production of active packaging, which in addition to protecting food, can interact with the product. In the case of active packaging with antioxidant activity, natural antioxidants has been privileged, considering the use of synthetic antioxidants has been questioned, especially in relation to their safety. There are many plant extracts known for their antioxidant activity, which have been frequently used in studies of biopolymers based films, not only for being rich in polyphenols, but particularly by their good interaction with the polymer matrix. The boldo extract (Peumus boldus) has antioxidant activity, however, there are no reports on its addition in films. Thus, the objective of this thesis was the development of collagen- or gelatin-based films adding boldo extract, and the analysis of their physical and functional properties for its use as bioactive packaging. The analysis (total phenolics, ABTS, DPPH, color, Brix and pH) of the aqueous extract of boldo were realized under four diverse temperatures. Furthermore, rheological and thermal properties of gelatin solution were evaluated, and in addition, films were prepared with filmogenic solutions of gelatin and collagen in different concentrations of macromolecules and boldo extract. These films were characterized for understanding of their mechanical properties (tensile and puncture tests), optical properties (color and opacity), thickness, moisture and solubility in water. A concentration of macromolecules has been chosen to carry out further analysis, namely: thermal analysis (DSC), crystallinity by X-ray diffraction (XRD), water vapor permeabillity (WVP), scanning electron microscopy (SEM), gloss, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), contact angle, UV / Visible barrier properties and antioxidant activity. The addition of boldo extract at gelatin and collagen films produced films with antioxidant activity, without prejudice to other properties studied. It was observed that aqueous extract of boldo presented antioxidant properties, but they were dependent on the extraction temperature. Boldo extract was able to modify the thermal properties of filmogenic solutions of gelatin, without effect on rheological analysis. Moreover, the aqueous extract of boldo did not influence the mechanical properties, solubility in water, moisture, crystallinity and water vapor permeability of films of gelatin or collagen. Some thermal properties were affected by extracts, although FTIR analysis did not show formation of new interactions. Optical and UV/Visible barrier properties were infuenced by the addition of boldo extraction, and the films presented had high yellowness with increasing concentration of boldo extract. The micrographs showed gelatin films quite homogenous and collagen films with rough surfaces. Gloss and the contact angle results corroborated these answers. In conclusion, the films of both macromolecules have antioxidant activity and can, thus, be considered as active films.

O processo de extração do óleo de mamona gera, como subproduto, uma torta rica em proteínas, que tem sido utilizada como adubo e contra fitonematóide, devido à sua toxicidade. Entretanto, as proteínas da torta de mamona são ricas em aminoácidos que permitem modificação química com aldeídos bifuncionais, como o glutaraldeído e o glioxal, o que pode ser interessante para a produção de filmes biodegradáveis com propriedades físicas adequadas ao emprego na agricultura. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi a produção e caracterização de filmes à base de proteínas extraídas da torta de mamona e reticuladas com glioxal ou glutaraldeído e plastificados com glicerol. Especificamente, estudaram-se o efeito da concentração de proteína e do tipo de reticulante, e o efeito da concentração do reticulante sobre algumas propriedades dos filmes. Os filmes foram produzidos com uma técnica conhecida como tipo \"casting\", que consiste na desidratação de uma solução filmogênica (SF). Os filmes foram submetidos a testes para determinação da umidade, espessura, propriedades mecânicas (testes de tração e perfuração), permeabilidade ao vapor de água, solubilidade em água, cor, opacidade, brilho, além da microestrutura, por microscopia eletrônica de varredura. A concentração da proteína e o tipo de reticulante não influenciaram a umidade, espessura, microestrutura e propriedades óticas. Mas, de maneira geral, os filmes produzidos com o glioxal apresentaram melhores propriedades mecânicas e menor solubilidade em água que aqueles produzidos com glutaraldeído, sendo que a concentração de 6g de proteínas/100g de SF foi a formulação que apresentou os melhores resultados para os testes de tração e de solubilidade em água. Este resultado é muito importante para o emprego dos filmes na agricultura. Por outro lado, a concentração do glioxal não teve efeito sobre a umidade, espessura, propriedades óticas, microestrutura e nem sobre a permeabilidade ao vapor de água, influenciando apenas a solubilidade e as propriedades mecânicas. O teor de glioxal que proporcionou melhores propriedades mecânicas e baixa solubilidade em água foi de 5g/100g de proteínas. Filmes produzidos nessas melhores condições foram submetidos a análises complementares envolvendo testes de hidrofobicidade, propriedades térmicas, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, isoterma de sorção e biodegradabilidade. Finalmente, pode-se concluir que as proteínas da torta de mamona são capazes de formar uma matriz bem estruturada e que suas propriedades podem ser melhoradas com a adição de glioxal. / The extraction process of castor oil produces, as a co-product, a cake rich in proteins which has been used as a fertilizer and against plant parasitic nematode, because of its toxicity. However, the proteins of castor bean cake are rich in amino acids which allow chemical modification with bifunctional aldehydes such as glutaraldehyde and glioxal. This may be interesting for the production of biodegradable films with adequate physical properties to the use in agriculture. The objective of this work was the production and characterization of films based on proteins extracted from the castor bean cake and crosslinked with glyoxal or glutaraldehyde and plasticized with glycerol. Specifically, we studied the effect of protein concentration and type of crosslinker and the effect of the crosslinker concentration on some properties of the films. The films were produced with a technique known as \"casting\", which consists of drying a film solution (FS). The films were tested for determination of moisture content, thickness, mechanical properties (tensile and puncture tests), water vapor permeability, water solubility, color, opacity, gloss, and the microstructure by scanning electron microscopy. The protein concentration and type of crosslinking did not affect the moisture content, thickness, microstructure and optical properties. But, in general, films made with glyoxal showed improved mechanical properties and lower water solubility than those produced using glutaraldehyde. And, the concentration of 6g proteins/100 g of FS was the formulation that presented the best results for the tensile tests and water solubility. This result is very important for the use of films in agriculture. Moreover, the concentration of glyoxal had no effect on the moisture content, thickness, optical properties, or on the microstructure and permeability to water vapor, influencing only the solubility and mechanical properties. The concentration of glyoxal that provided the best mechanical properties and low water solubility of proteins was 5g/100g of gelatin. Films produced in the best conditions were subjected to further analyzes involving tests of hydrophobicity, thermal properties, spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, water vapor sorption isotherm and biodegradability. Finally, it can be concluded that the protein of castor bean cake are capable of forming a matrix structured and that their properties can be improved with the addition of glyoxal.