Este trabalho tem como objetivo contribuir para o entendimento da interação entre duas substâncias de natureza hidrofílica água e celulose cujas propriedades são fortemente influenciadas pelas pontes ou ligações de hidrogênio. As ligações de hidrogênio, LH, estão presentes nas fibras de celulose reforçando tanto o interior da cadeia polimérica como proporcionando alta aderência entre essas cadeias. A existência de efeitos cooperativos entre essas LH tem sido considerada por alguns autores como um fator que contribui para a grande estabilidade mecânica das fibras de celulose. As propriedades da água são únicas entre os líquidos de baixo peso molecular: alto ponto de ebulição, menor densidade em fase sólida do que em fase líquida, existência de uma fase líquida metaestável água super-resfriada abaixo de 0ºC, etc. Em espaços restritos de natureza hidrofílica a água confinada se comporta de forma análoga a água super-resfriada e atua como um excelente adesivo. O entendimento de sistemas envolvendo materiais hidrofílicos tais como sólidos, géis e macromoléculas e a água, contribui para o desenvolvimento de novos materiais e para o entendimento dos sistemas vivos. Neste trabalho são abordados a adesão entre água e fibras de celulose de diferentes comprimentos e o efeito de determinados íons sobre a viscosidade de suspensões de celulose em água. Os resultados obtidos com celulose de fibras curtas e finas evidenciam a presença de água confinada, através da transição característica da mesma observada em -45ºC(228K). Esta evidência é corroborada pela ausência dessa transição quando os sais, que quebram as LHs e impedem o confinamento da água, estão presentes no sistema formado pela celulose e a água. / This dissertation aims to contribute to understand the interaction between two hydrophilic substances water and cellulose whose properties are strongly influenced by hydrogen bonding. Hydrogen bonds, HB, are present in cellulose fibers reinforcing the interior of the polymeric chain and allowing for high adherence among these chains. These intra and inter HB has been considered by some authors as a factor that contributes to the high mechanical stability of cellulose fibers. The water properties are unique among liquids with low molecular weight: high boiling point, lower density in the solid state phase than in the liquid phase and even at temperatures above 273K, water does not behave as a liquid in restricted space. If confined by two surfaces, the confined water behaves as an excellent adhesive. The understanding of systems involving hydrophilic materials, such as solids, gels, macromolecules, and water contributes to both the development of new materials and the understanding of live systems. This dissertation is a contribution to the understanding of the interaction among cellulose fibers and water. The results obtained with short and fine cellulose fibers show the presence of confined water exhibiting its characteristic transition in -45 º C (228K). This evidence is corroborated by the absence of this transition when the salts which breaks the LHs and thus, prevent the formation of confined water are present in the system formed by the cellulose and water.

Submitted by Fabiano Malheiro (fabianomalheiro22@hotmail.com) on 2019-01-31T14:09:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese Cari Maristela Pieper.pdf: 3639564 bytes, checksum: d16de31ffe85e7240c143583ebe57af3 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-01-31T14:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese Cari Maristela Pieper.pdf: 3639564 bytes, checksum: d16de31ffe85e7240c143583ebe57af3 (MD5) Previous issue date: 2017-12-19 / Sem bolsa / O hidrogel de alginato é utilizado para diferentes fins, entre eles, a engenharia tecidual e como curativos para cicatrização. Devido suas baixas propriedades, há um esforço contínuo para superar suas limitações, incluir outros materiais é uma alternativa para melhorar suas propriedades. Diante disso, o objetivo desse estudo foi realizar uma membrana de hidrogel de alginato com celulose, hidroxiapatita, óxido de grafeno e chalconas com propriedades antimicrobianas. Para obter a celulose foram utilizadas fontes alternativas de resíduos agroindustriais, do talo da casca de banana. A celulose foi recoberta com hidroxiapatita. Para o recobrimento, foi sintetizado hidroxiapatita assistida por micro-ondas,sendo utilizado nitrato de cálcio tetra-hidratado, ácido fosfórico, 1,2-etilenodiamina e solução de celulose com variações de (0,25; 0,5 e 1 g celulose), 140 ° 5 minutos. Para confeccionar as membranas de hidrogel de alginato foi utilizado alginato de sódio e sulfato de cálcio P.A Dihidratado e água deionizada. No alginato modificado foi acrescentado hidroxiapatita ou celulose precipitada com hidroxiapatita, hidroxiapatita com óxido de grafeno, celulose hidroxiapatita e óxido de grafeno e chalconas. Após a completa homogenização, as amostras foram congeladas e liofilizadas, a concentração de chalconas foi de 0,0015 g dissolvidas em 0,2ml DMSO para cada 10 ml de solução final. As amostras foram congeladas e liofilizadas. As amostras foram caracterizadas por: BET (Brunauer Emmett Teller), DRX (Difração por Raio X), FITR (Espectrometria de infravermelho), MEV (Microscopia eletrônica de varredura), FEG (Microscopia por emissão de elétrons), TG (Teste termogravimétrico) e teste de viabilidade celular para celulose recoberta com hidroxiapatita, e teste microbiológico com Candida albicans e parapsilosis para membranas com GO e com a bactéria gran positiva Staphylococcus aureus (S. Aureus) para as variações das chalconas. / The alginate hydrogel is used for different purposes, among them, tissue engineering and as curatives for healing. Due to its low properties, there is an ongoing effort to overcome its limitations, including other materials is an alternative to improve its properties. Therefore, the objective of this study was to perform an alginate hydrogel membrane with cellulose, hydroxyapatite, graphene oxide and chalcones with antimicrobial properties. To obtain the pulp, alternative sources of agroindustrial residues were used, from the stem of the banana peel. Cellulose was coated with hydroxyapatite. For the coating, microwave assisted hydroxyapatite was synthesized using calcium nitrate tetrahydrate, phosphoric acid, 1,2-ethylenediamine and cellulose solution with variations of (0.25, 0.5 and 1 g cellulose), 140º 5 minutes. To prepare the alginate hydrogel membranes was used sodium alginate and calcium sulfate P.A Dihydrate and deionized water. In the modified alginate was added hydroxyapatite or cellulose precipitated with hydroxyapatite, hydroxyapatite with graphene oxide, hydroxyapatite cellulose and graphene oxide and chalcones. After complete homogenization, the samples were frozen and lyophilized, the chalcone concentration was 0.0015 g dissolved in 0.2 ml DMSO for each 10ml final solution. Samples were frozen and lyophilized. The samples were characterized by: BET (Brunauer Emmett Teller), XRD (Ray Diffraction), FITR (infrared spectrometry), SEM (Scanning Electron Microscopy), FEG (Electron Emission Microscopy), TG (Thermogravimetric Test) and cell viability test for cellulose coated with hydroxyapatite, and microbiological test with Candida albicans and parapsilosis for membranes with GO and with the positive bacteria Staphylococcus aureus (S. aureus) for chalcone variations.

Orientador: Maria Cristina Thomaz / Coorientador: Urbano dos Santos Ruiz / Banca: Jane Maria Bertocco Ezequiel / Banca: Luciano Hauschild / Banca: Fábio Enrique Lemos Budiño / Banca: Pedro Henrique Watanabe / Resumo: Foram conduzidos dois experimentos com o objetivo de avaliar dietas com níveis crescentes de fibras, solúvel e insolúvel, na alimentação de suínos abatidos pesados submetidos a um programa de restrição alimentar qualitativa, sobre o desempenho, taxa de passagem da digesta, digestibilidade das dietas, composição e excreção de nutrientes e minerais nas fezes, características de carcaça, qualidade e perfil de ácidos graxos da carne, pesos de órgãos do sistema digestório. Para cada um dos experimentos realizados foram utilizados, 32 suínos machos castrados, distribuídos em um delineamento em blocos ao acaso, em função do peso vivo inicial, sendo quatro tratamentos e oito repetições por tratamento. Os tratamentos consistiram em uma dieta controle utilizada para os dois experimentos (com teores de 1,5 e 15,5% de fibra dietética solúvel e insolúvel, respectivamente); três dietas com adição de pectina purificada para atingir os teores de 4, 8 e 12% de fibra dietética solúvel (Experimento 1) e outras três com adição de celulose purificada para apresentarem 20, 25 e 30% de fibra dietética insolúvel (Experimento 2). O uso de maiores níveis de fibra solúvel na dieta prejudicou (P<0,05) o desempenho dos animais, proporcionou aumento (P<0,05) na taxa de passagem da digesta e de 44,84 dias necessários para atingir 130kg de peso vivo (81,53%). Os maiores níveis aumentaram a digestibilidade da fibra dietética total em 11,04% e a porcentagem de nitrogênio, potássio e sódio excretados nas fezes, em 20,31; 26,24 e 26,47%, respectivamente. Na avaliação das características de carcaça, os níveis crescentes de fibra dietética solúvel proporcionaram redução linear (P<0,05) para o rendimento, espessura de toucinho média, área de olho e lombo e de gordura, peso de pernil e quantidade de carne magra, enquanto a porcentagem de carne magra na carcaça demonstrou aumento linear (P<0,05) de 7,62%, com o maior nível ... / Abstract: Two trials were realized to evaluate diets with increasing levels of soluble and insoluble fiber in the feeding of finishing pigs for late slaughter, in a qualitative feed restriction program, on the growth performance, the digesta rate of passage, the diets digestibilities, the characteristics of the feces, the carcass traits, the meat quality, the fatty acids profile of the meat, the gastrointestinal tract organs weights. In each one of the trials, 32 male pigs, were assigned in a randomized block design, to control the initial body weight variation, being four treatments and eight replications in each treatment. The treatments were a control diet, used for both trials (1.5 and 15.5 % of soluble and insoluble dietetic fiber, respectively); three diets with purified pectin addition to achieve the levels of 4, 8 and 12% dietary soluble fiber and other three with purified cellulose addition to achieve the levels of 20, 25 and 30% dietary insoluble fiber. The higher levels of dietetic soluble fiber caused prejudice (P<0.05) in the animal's performance, increased the passage rate of the digesta and in 44.84 day to achieve 130kg (81.53%).As well, the use of higher levels of soluble fiber increased the digestibility of total dietetic fiber in 11.04%, and the nitrogen, potassium and sodium presents in the feces in 20.31, 26.24 and 26.47%, respectively. In the carcass traits, the diets with increase of soluble fiber caused a linear reduction (P<0.05) on the yield, the backfat thickness, the loin area, the fat area, the ham weight and the lean meat quantity, but the higher level of soluble fiber, increased in 7.62% the percentage of lean meat. The increase of soluble fiber in the diets showed linear increases (P<0.05) to the relative weight of the digestive organs weights, exception the liver.The use of higher levels of insoluble fiber reduced (P<0.05) the energy intake, but this not affected (P>0.05) the animal's performance. The ... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-26Bitstream added on 2014-06-13T19:40:40Z : No. of bitstreams: 1 saska_s_dr_araiq_parcial.pdf: 242738 bytes, checksum: e8220d2fd9b3d1bc67556deeed244971 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-07-02T12:36:16Z: saska_s_dr_araiq_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-02T12:37:35Z : No. of bitstreams: 1 000690222_20210830.pdf: 242557 bytes, checksum: 18b37bf16d501ada80a3c2b602ec2ada (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta tese apresenta a preparação e caracterização de novos materiais compósitos orgânico-inorgânicos baseados em celulose bacteriana (CB) produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus, colágeno tipo I (COL), hidroxiapatita (HA) e peptídeos regulatórios de fatores de crescimento, “osteogenic growth peptide” OGP e “osteogenic growth peptide [10-14]” OGP [10-14] para aplicação em regeneração óssea. Estudos in vitro e in vivo foram realizados para avaliar o potencial osteocondutor, osteoindutor e a bioatividade destes compósitos. Os peptídeos foram sintetizados pelo método da fase sólida (estratégia Fmoc; SPFS-Fmoc); foram purificados e caracterizados por HPLC, espectrometria de massas e análise de aminoácidos. Os compósitos foram preparados nas seguintes composições, CBCOL, CB-HA, (CB-COL)-HA e (CB-HA)-COL. Os compósitos CB-COL foram preparados inicialmente pela funcionalização da CB pura hidratada pela esterificação do aminoácido glicina empregando a metodologia SPFS-Fmoc, e em seguida realizou-se a incorporação do colágeno empregando 1-etil-3-(3- dimetilaminopropil)-carbodiimida (EDC). Nos compósitos CB-HA, a precipitação da HA foi realizada em CB pura hidratada seguindo ciclos alternados de imersão em soluções de cloreto de cálcio e fosfato de sódio, respectivamente. Adicionalmente, para preparação dos compósitos (CB-COL)-HA, o compósito CB-COL foi empregado como matriz para precipitação da HA, cuja precipitação foi similar ao compósito CBHA. Para preparação dos compósitos (CB-HA)-COL, foram utilizadas matrizes de CB-HA para incorporação do colágeno empregando EDC. As caracterizações realizadas neste trabalho confirmaram a incorporação do COL às matrizes de CB e CB-HA por análises de espectroscopia (FT-IR e Raman) e a difração de raios-X (DRX)... / This thesis presents the preparation and characterization of new organic-inorganic composite materials based on bacterial cellulose (BC) synthesized by bacteria Gluconacetobacter xylinus, type I collagen (COL), hydroxyapatite (HA) and regulatory peptides of growth factors, osteogenic growth peptide (OGP) and osteogenic growth peptide [10-14] (OGP[10-14]) for application in bone regeneration. In vitro and in vivo studies were performed to evaluate the properties osteoconductive and osteoinductive, and bioactivity these composites. The peptides were synthesized through solid phase methodology (SPS - Fmoc strategy) and purified and characterized by HPLC, mass spectrometry and amino acid assay. The composites were prepared such as, BC-COL, BC-HA, (BC-COL), HA and (BC-HA)- COL. Hydrated BC was modified initially by esterification of glycine amino acid through SPS - Fmoc strategy followed by cross-linking of type I collagen employing 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) for preparation of BC-COL composite. In the BC-HA composite, the biomimetic precipitation technique was performed for precipitation of HA on hydrated BC; BC membranes were sequentially incubated in solutions of CaCl2 followed by Na2HPO4, respectively. Additionally, the preparation of (BC-COL)-HA composites, the BC-COL composite was used as template for precipitation of HA crystals, following the biomimetic precipitation technique employed to BC-HA composite; and the preparation of (BC-HA)-COL, the BC-HA composite was used as template for collagen incorporation employing EDC. Characterizations performed in this study confirmed collagen incorporation to BC and BC-HA matrices by spectroscopy analysis (FT-IR and Raman) and that by X-ray diffraction (XRD) showed changes in the pattern BC crystallinity after collagen incorporation. In the composites containing HA, analysis of scanning... (Complete abstract click electronic access bel

Made available in DSpace on 2016-04-28T20:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009 - Antonio Carlos Vilela.pdf: 1562012 bytes, checksum: 6336ba47d980fb5d06f60391e0fc9e7f (MD5) Previous issue date: 2009-06-09 / This study has had as objective, the identification of the main factors responsible for the loss of competitiveness in the Brazilian?s printing and coated industry. Coated wood free. For this identification was applied a strategy of data evaluation through structured interviews with four professionals with experience in the Paper Sector. It was used information issued in articles, magazines, dissertations, newspapers and on top of that primary and secondary data from the Pulp and Paper Sector were used, specifically the coated wood free for printing segment. The study had as assumption that there was loss of competitiveness in the Brazilian market, and the main factor responsible for this loss could be attributed to a systemic factor, the exchange rate. There was an increase of importation and reduction of exportation in the period of the study. The main factors identified in the interviews in sequence of importance and according to the interviewers were; exchange rate, the illegal usage of duty free operation during the importation and the lack of update the industrial equipments in the Brazilian Mills The currency, as a main factor of competitiveness loss for the Coated paper sector and it was confirmed through the evaluation of secondary figures of importation grow and exportation reduction in the period of 2003 till 2008. Other factor, the illegal usage of duty free operation during the importation, was based only in the perception of the interviewers; there were no dada available due to the subjectivity of this topic. The third factor, the lack of update the industrial equipments in the Brazilian Mills appointed during the interviews. It could be confirmed in the analyze of the world?s fastest paper machines and more competitive in the world in comparison with Brazilian?s paper machines which speed are very far from the more competitive machines in the world. The Brazil is not even mentioned in this article of machines caparison. When the factors that determine the competitiveness of printing coated papers are analyzed in group, the conclusion is that Brazil is not competitive in this segment due to several business factors. The currency that is a systemic factor and appears in the periods of currency valuation works in the process of exposure of the low competitiveness already existent. / Este trabalho teve como objetivo identificar os principais fatores que levaram a ind?stria brasileira de papel de imprimir revestido, o Couch?, ? perda de competitividade. Para identifica??o desses fatores foi aplicada a estrat?gia de an?lise de dados atrav?s da realiza??o de entrevista estruturada com quatro profissionais experientes ligados ao setor de pap?is, informa??es publicadas em artigos, revistas, teses e disserta??es, alem dos dados prim?rios e secund?rios do setor de celulose e papel, especificamente os do segmento do papel de imprimir revestidos ? o Couch?. Dentro deste objetivo foi adotada a suposi??o de que houve perda de competitividade no mercado brasileiro, e que um dos principais fatores da perda desta competitividade poderia ser atribu?do a um fator sist?mico, o cambio, havendo aumento das importa??es e redu??o das exporta??es no per?odo estudado. Os principais fatores identificados nas entrevistas, por ordem de import?ncia e segundo os entrevistados, foram: o cambio, a pr?tica desleal de isen??o tribut?ria e a falta de atualiza??o do parque industrial brasileiro. O cambio, como principal fator de perda de competitividade do setor de pap?is revestidos, pode ser corroborado atrav?s da an?lise dos dados secund?rios de importa??o crescente e exporta??o declinante no per?odo analisado de 2003 a 2008. O outro fator de pr?tica desleal da isen??o tribut?ria ficou apenas na percep??o dos entrevistados, n?o havendo dados dispon?veis para sua avalia??o pelo pr?prio grau de subjetividade deste tema. O terceiro fator de perda de competitividade apontado nas entrevistas foi a falta de atualiza??o do parque industrial brasileiro. Isto pode ser confirmado pela an?lise dos dados das m?quinas de papel mais velozes e competitivas do mundo em compara??o com as do Brasil, cujas velocidades est?o muito aqu?m das mais competitivas do mundo. O Brasil n?o ? sequer citado no artigo comparativo. Quando os fatores determinantes da competitividade dos pap?is de imprimir revestidos s?o analisados em conjunto, observa-se que o Brasil n?o ? competitivo neste segmento devido a diversos fatores empresarias. Quando a quest?o cambial, que ? um fator sist?mico, aparece em per?odos de valoriza??o cambial, este somente exp?e e agrava mais ainda esta baixa competitividade existente.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados. / Cellulose is the renewable natural polymer currently available in greatest abundance. Cellulose is a semicrystalline polymer, and it is possible to extract its crystalline domains through a procedure that destroys its amorphous phase, such as acid etching, so obtaining crystalline cellulose particles called cellulose nanoparticles (NC). These nanoparticles have attracted great scientific interest because they have mechanical properties similar to those of many inorganic types of filler used in polymer matrix composites, like elastic modulus and tensile strength. Moreover, they have nanometric dimensions, which contribute to lower filler contents in the polymer matrix, due to its increased surface area when compared to the one of micrometric fillers. Nanocomposites formed by adding these fillers into polymeric matrices can present attractive commercial properties such as gas barrier, improved thermal properties, and low density, when compared to traditional composites. As NC are nanometric scale fillers, obtained from renewable sources, there is a great interest in their application into biodegradable biopolymer matrixes. Poly (lactic acid), PLA, is an example of biopolymer that presents improved thermal, mechanical and processing properties, when compared to the ones of other commercial biopolymers. In this work, cellulose nanoparticles (NC) were obtained, via acid hydrolysis, using three different methods, in order to study the most efficient method to obtain NC suitable to be used in polymer matrix composites. NC obtention methods I and II employ extraction by H2SO4. Methods I and II differ only in the neutralization step, which involves dialysis, for Method I, and neutralization with NaHCO3, for Method II. In Method III, the extraction of the NCs was performed using H3PO4. The NC were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), infrared absorption spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). The characterization results indicated that all methods yielded cellulose nanocrystals. However, only NC obtained by methods II and III showed sufficient thermal stability to be used in composites prepared by melt mixing. The NC/PLA composites were prepared in a mixing chamber, followed by hot press molding. The composites with addition of NC obtained by Method II were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), TG, optical microscopy, rheological analysis and scanning electron microscopy (SEM). The cellulose nanoparticles extracted by Method II affected the crystallization process of the PLA. The composite presented a higher degree of crystallinity than the pure matrix. Furthermore, the addition of 3 wt% of the NC in PLA was enough to change its rheological behavior. The rheological results indicated that the morphology is predominantly composed by a fine and homogeneous dispersion of the filler in the matrix. The SEM micrographs corroborate the rheological data, showing, predominantly, NC particles in nanometric scale. Composites with NC obtained by Method III presented micro and milimetric scale clusters of NC particles in the matrix phase and were not extensively characterized.

A celulose é o biopolímero de maior abundância no mundo e tem potencial para se tornar fonte de energia renovável através de sua transformação em açúcares fermentáveis, que por sua vez serão transformados em etanol. A recalcitrância da celulose, principal dificuldade encontrada no processo, pode ser superada com o auxílio de enzimas (celulases). Ao menos três enzimas celulolíticas são necessárias para a degradação total da celulose, incluindo as celobioidrolases, que hidrolisam as ligações glicosídicas das extremidades redutoras e não redutoras da cadeia, as endoglucanases, que clivam a cadeia de celulose amorfa randomicamente, e as beta-glicosidases, que produzem glicose através dos celo-oligômeros. Mas para que esse processo se torne financeiramente viável é necessário conhecer o funcionamento, otimizar a atividade e aumentar a produção dessas celulases. Com o intuito de avançar na compreensão da função e estrutura dessas enzimas, o presente trabalho teve como objetivo o estudo estrutural de beta-glicosidases da família GH1 e endoglucanases da família GH5. Na primeira parte do trabalho, a expressão da endoglucanase II de Trichoderma reesei não foi alcançada, mesmo utilizando diferentes organismos e condições de expressão. Porém, na segunda etapa, foi obtida a expressão, purificação e os primeiros ensaios de cristalização de 11 beta-glicosidases bacterianas da família GH1 e 8 endoglucanases bacterianas da família GH5. Dentre elas, três beta-glicosidases e uma endoglucanase de Bacillus licheniformis foram cristalizadas e tiveram sua estrutura resolvida. As beta-glicosidases, apesar de possuírem o enovelamente similar, apresentaram variações no tamanho e posição das alças formadoras da fenda catalítica e divergem em relação a um dos aminoácidos importantes para a estabilização do substrato. Essas diferenças podem ajudar a explicar o mecanismo dessas enzimas para reconhecer substratos distintos. A endoglucanase da família GH5, possuindo dois módulos acessórios, foi cristalizada tanto na forma apo quanto complexada ao substrato celotetraose. O segundo módulo acessório possivelmente é um domínio de ligação à celulose (CBM) e seus resíduos aromáticos, que são responsáveis pela interação com o substrato, parecem complementar o sítio catalítico, sendo assim um novo mecanismo de auxílio enzimático de um CBM. O primeiro módulo acessório não possui um aparente sítio de interação com carboidratos e provavelmente funciona como um conector entre domínio catalítico e o CBM. O posicionamento do substrato no sítio de ligação é parecido com outras estruturas já determinadas, porém, suscita algumas dúvidas sobre a função dos resíduos catalíticos que é conservada na família. O carbono anomérico do substrato possui uma densidade eletrônica contínua com o glutamato da fita &beta;4 (que deveria ser o ácido/base) e está mais próximo dele que do glutamato da fita &beta;7 (que deveria ser o nucleófilo). / Cellulose is the most abundant biopolymer in the world and can become a renewable energy source through its transformation in fermentable sugars, which will be converted in bioethanol. The cellulose recalcitrance, main difficulty in the process, can be overcome with the aid of enzymes (cellulases). At least three cellulolytic enzymes are required for complete hydrolysis of cellulose, including cellobiohydrolases for hydrolyzing the glycosidic linkages from the reducing and non-reducing chain ends, endoglucanases for randomly cleaving cellulose chains in the amorphous regions, and beta-glucosidases for producing glucose from the solubilized cello-oligomers. But, to become a financially viable process it is necessary to know the mechanism, optimize the activity and improve the production of these cellulases. In order to advance the understanding of the structure and function of these enzymes, the present work intended to study the structure of beta-glucosidases from family GH1 and endoglucanases from family GH5. In the first part of the work, the expression of endoglucanase II from Trichoderma reesei was not achieved, even using different organisms and expression conditions. However, in the second part, the expression, purification and the crystallization first trials of eleven bacterial beta-glucosidases and eight bacterial endoglucanases were achieved. Among them, three beta-glucosidases and one endoglucanase from Bacillus licheniformis were crystallized and had their structures solved. Beta-glucosidases, although having a similar folding, showed variations in the length and position of the loops that form the catalytic cleft and diverge in relation to one of the amino acids that are important in substrate stabilization. These differences may help explain the mechanism of these enzymes to recognize distinct substrates. The endoglucanase, which has two accessory modules, was crystallized in the apo form and complexed with the substrate celotetraose. The second accessory module probably is a cellulose binding domain (CBM) and its aromatic residues, which are responsible for the substrate interaction, seem to complement the catalytic site. Therefore it can be a new mechanism of CBM assistance in the enzymatic activity. The first accessory module has no apparent interaction site with carbohydrates and probably works as a connector between the catalytic domain and CBM. The positioning of the substrate in the binding site is similar to other structures already solved but raises some questions about the role of the catalytic residues, that are conserved in the family. The anomeric carbon of the substrate has a continuous electron density with glutamate from sheet-&beta;4 (which should be the acid/base) and is closer to it than to glutamate from sheet-&beta;7 (which should be the nucleophile).

Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008