Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

A quitosana é um biopolímero estudado em diversas áreas, tais como, ambiental, alimentícia, farmacêutica, biomédica e biotecnológica. Ela pode ser obtida de diferentes formas polimórficas de quitina, dentre as quais a forma β tem se mostrado vantajosa, pois favorece modificações químicas mais homogêneas e leva a um produto final menos alergênico. A quitosana pode ser combinada com outros compostos a fim de interagir e/ou reagir com eles e modificar suas propriedades. O objetivo deste trabalho foi estudar como uso de ácido adípico, em substituição ao acético, afeta as propriedades de géis e esponjas de quitosana e de quitosana/gelatina, que foram posteriormente reticuladas com os agentes reticulantes EDC/NHS. As técnicas utilizadas para os estudos foram: reologia, FTIR, MEV, absorção em PBS e ensaios de citotoxicidade. Por reologia, observou-se que o aumento na concentração dos géis de quitosana tornou os géis mais elásticos e viscosos. O mesmo ocorreu na presença de gelatina ou EDC/NHS. O efeito do uso de ácido adípico em substituição ao acético também foi mostrado nos ensaios reológicos, pois os géis com 2% de quitosana e com quitosana/gelatina sem EDC/NHS se mostraram mais elásticos e mais viscosos quando o ácido adípico foi usado. Os espectros FTIR mostraram a presença de interações entre a quitosana e a gelatina e a formação de ligações amidas II após reticulação com EDC/NHS. Na preparação das esponjas observou-se que os géis de quitosana em ácido adípico geravam esponjas instáveis que se desfizeram durante a neutralização, mas essa instabilidade não ocorreu com a blenda. As esponjas preparadas com a blenda foram estudadas após neutralização e o MEV mostrou que o uso de EDC/NHS alterou a morfologia levando a formação de poros interconectados. Nos ensaios de absorção em tampão de PBS foi observado que o uso de ácido acético aumenta a absorção para as esponjas sem EDC/NHS, enquanto para as esponjas com EDC/NHS a absorção é maior quando se usa ácido adípico. Todas as esponjas foram não citotóxicas o que torna esses materiais promissores para serem estudados em aplicações na área médica, tais como material de curativo, implantes, liberação controlada de fármacos. / Chitosan is a natural polymer studied in various fields such as environmental, food, pharmaceutical, biomedical and biotechnology. It can be obtained from different polymorphic forms of chitin, of which the form β has proven advantageous because it promotes more homogeneous and chemical modifications leads to a final product less allergenic. Chitosan can be combined with other compounds and thus further improve its properties. The aim of this study was to analyze how the use of adipic acid, replacing acetic acid affects the properties of gels and sponges of chitosan and chitosan/gelatin, which were subsequently crosslinked with EDC/NHS. The techniques used for these studies were: rheology, FTIR, SEM, absorption in PBS and cytotoxicity assays. In rheology, it was observed that increasing the concentration of chitosan was possible to prepare more elastic and viscous gels. The same occurs in the presence of gelatin or EDC/NHSO. The effect of the use of adipic acid to replace the acetic acid was also shown on rheological measurements, because the gels with 2% chitosan or chitosan/gelatin without EDC/NHS were more elastic and more viscous when the adipic acid has been used. The FTIR spectra showed the presence of interactions between chitosan and gelatin and the formation of amide II Bonds after crosslinking with EDC/NHS. In the preparation of the sponges it was observed that the gels of chitosan with adipic acid generated unstable sponges crumbled during neutralization, but this instability does not occur with the blend. Sponges prepared with the blend were studied after neutralization and SEM showed that the use of EDC/NHS altered the morphology leading to the formation of interconnected pores. The use of acetic acid increases the absorption in PBS for sponges without EDC/NHS, while for sponges with EDC/NHS the absorption is greater when adipic acid was used. All sponges were non-cytotoxic making them promising materials to be studied for applications in the medical field, such as dressing materials, implants, controlled drug release.

O presente trabalho apresenta a síntese e a caracterização de um derivado de quitosana anfifílica preparado a partir da reação de despolimerização parcial da quitosana comercial, bem como a influência de ambos os polímeros (quitosana anfifílica e quitosana comercial) sobre as propriedades espectroscópicas da curcumina (CUR). Na etapa inicial, a quitosana comercial foi caracterizada e despolimerizada. Em seguida, foram realizadas reações de substituições para a inserção de grupos hidrofílicos (cloreto de 2-cloro-N,N-dietiletilamina - DEAE) e grupos hidrofóbicos (dodecil - DD) no polímero. O grau médio de substituição por grupos DEAE e DD foram determinados por Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). A Concentração de Agregação Crítica (CAC) da quitosana anfifílica foi determinada (0,011 g L-1) utilizando pireno como sonda fluorescente. As propriedades fotofísicas da CUR na presença das quitosanas comercial e anfifílica foram estudadas por meio de técnicas de Espectroscopia de UV-Visível e de Fluorescência. Os espectros de absorção da desse corante na presença da quitosana modificada, em concentrações acima da CAC, apresentaram deslocamento para o azul, formação da banda em 360 nm e redução da absorbância em 420-425 nm, indicando que a quitosana modificada estabilizou as moléculas da CUR na forma ceto. Nos espectros de fluorescência também foi observado deslocamento para o azul, em contrapartida, a intensidade de emissão aumentou com o aumento da concentração do polímero modificado. Resultados similares foram obtidos para CUR em diferentes solventes, onde foi observado maior intensidade de emissão e deslocamento da banda para menores comprimentos de onda com a diminuição da polaridade do solvente. O equilíbrio tautomérico da CUR é deslocado para a forma ceto em solventes apolares. O valor de rendimento quântico obtido foi maior para o cromóforo em quitosana modificada (QM= 0,05 g/L, acima da CAC) do que nos outros ambientes poliméricos estudados. A porcentagem de degradação da CUR em QM 0,05 g L-1 foi menor em comparação a degradação nos outros meios. Essa concentração de QM está associada à sua forma agregada, onde estão presentes ambientes hidrofóbicos. A presença dos grupamentos DD na QM promove a formação de ambientes apolares que podem envolver as moléculas do corante, proporcionando maior estabilidade. / This work presents the synthesis and characterization of an amphiphilic chitosan derivative prepared from deacetylation of commercial chitosan, as well as both polymers influence (amphiphilic and commercial chitosan) regarding the spectroscopic properties of curcumin. Firstly, the commercial chitosan was characterized and depolymerized. Then, the substitution reactions were carried out to insert hydrophilic groups (DEAE) and hydrophobic groups (dodecyl), being the average degree of substitution by DEAE and dodecyl groups determined by Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy <br /> (1H NMR). The Critical Aggregation Concentration (CAC) of amphiphilic chitosan was determined (0,011 g L-1) using pyrene as a fluorescent probe. The photophysical properties of curcumin in the presence of commercial and amphiphilic chitosan were studied by UV-visible Spectroscopy and Fluorescence techniques. The absorption spectra of curcumin in the presence of amphiphilic chitosan, at concentrations above CAC presented a blue shifted, band formation at 360 nm and absorbance reduction at <br /> 420-425 nm, indicating that modified chitosan stabilized curcumin molecules in the keto form. The fluorescence spectra also presented a blue shifted, however, the emission intensity was raised with an increasing of modified polymer concentration. Similar results were obtained to curcumin in different solvents, it was observed the increasing of emission intensity and a band shift to smaller wavelengths due to a decreased of solvent polarity. The tautomeric equilibrium of curcumin is shifted to keto form in non-polar solvents. The fluorescence quantum yield obtained for curcumin in modified chitosan presence (QM= 0,05 g/L, above CAC) was higher than other studied polymer environments. The degradation percentage of curcumin in QM 0,05 g L-1 was smaller in comparison to degradation in other environments. This QM concentration is associated to their aggregated form, wherein presents hydrophobic environments for curcumin. DD groups in the QM promote the hydrophobic environments formation and it can involve the dye molecules, promoting more stability.

Os filmes de quitosana/amido são utilizados para preparação de sistemas biocompatíveis de liberação controlada, materiais de revestimento e filmes comestíveis. As propriedades reológicas, térmicas, mecânicas, de taxa de transmissão de vapor de água (WVP) e solubilidade foram avaliadas em função das mudanças estruturais do amido (gelatinizado ou oxidado), da adição de polióis (etilenoglicol, glicerol e sorbitol) e da razão amilose/amilopectina (73% e 100% amilopectina). Os ensaios de reologia mostraram que as blendas formadas por quitosana e amido (100% amilopectina) tiveram interações mais fortes quando comparadas com as blendas de quitosana/amido (73% amilopectina), tanto na forma oxidada quanto na forma gelatinizada. Os polióis causam mudanças nas redes tridimensionais formadas entre a quitosana e o amido, tanto quando se usa amido gelatinizado como quando se usa o amido oxidado. Os valores de G´ encontrados para as blendas preparadas com amido oxidado foram em todos os casos menores em relação às blendas preparadas com amido gelatinizado, indicando diferenças na estrutura do gel formado e também na organização dos seus componentes. Essas mudanças foram resultantes da associação que ocorre entre a quitosana e o amido oxidado que é diferente daquela que ocorre entre quitosana e amido gelatinizado. A oxidação do amido A termogravimetria mostrou que a razão amilose/amilopectina não influencia o perfil de perda de massa e a oxidação amido aumenta a quantidade de água nos filmes e também diminui a estabilidade térmica observada por Tonset. O glicerol é o poliol que provoca maiores mudanças no comportamento de perda de massa dos filmes, pois é observada a decomposição de parte do glicerol que não está interagindo com a quitosana e o amido. O DSC mostrou que a presença de amilose nas blendas provoca uma interação mais forte da água com os polissacarídeos. Para todos os filmes com amido gelatinizado, a adição de polióis aumenta a temperatura de pico endotérmico e esta é quase sempre maior quando o glicerol é adicionado e que a oxidação do amido provoca um aumento nos valores de pico endotérmico, sugerindo que mais água está interagindo com os polímeros. A adição dos polióis aumenta os valores de espessura dos filmes, pelo aumento do volume livre do sistema, tanto nos filmes preparados com amido gelatinizado, quanto no oxidado. A presença de amilose nos filmes aumenta os valores de WVP e de solubilidade, provavelmente porque a presença de amilose auxilia no aumento da difusão de moléculas de água pelo e facilita a entrada de água e sua posterior solubilização. A adição dos polióis diminui os valores de WVP nos filmes de quitosana e amido gelatinizado. A oxidação do amido interfere mais nos valores de WVP para os filmes de quitosana/amido (100% amilopectina), sugerindo maior difusão das moléculas de água pelo filme. A oxidação aumenta os valores de solubilidade, pois as interações ocorrem em menor quantidade entre a quitosana e o amido, o que acaba facilitando o processo de solubilização. A adição dos polióis provoca um aumento na solubilidade de todos os filmes. Os ensaios preliminares de tração por DMA indicaram que os filmes de quitosana/amido gelatinizado e os filmes de quitosana/amido oxidado são rígidos e quebradiços e com a adição dos polióis ocorre um aumento na flexibilidade. Estudos preliminares destes filmes como suportes para liberação controlada de ciprofloxacina mostraram que estes são promissores para esta aplicação. / Chitosan/starch association represents an interesting alternative to the preparation of biocompatible drug delivery systems, packing materials and edible films. Changes in rheological, thermal and mechanical properties, water vapor permeability and solubility of chitosan/starch films were evaluated varying the starch structure form (gelatinized or oxidized), poliol addition (ethyleneglycol, glycerol and sorbitol) and amylose/amylopectin ratio (73% and 100% amylopectin). Rheological measurements showed that chitosan/starch (100% amylopectin) blends had stronger interaction compared to chitosan/starch (73% amylopectin) blends, both in gelatinized and oxidized starch form. Polyols cause changes in chitosan/starch three-dimensional networks due to reduction in polymer-polymer chain bonding that reflect in rheological properties. G´ modulus value decreases with starch oxidation, indicating variation in gel structure and also in organization of polymeric components, due to differences in association between chitosan and gelatinized or oxidized starch. Thermogravimetric curves showed that amylose/amylopectin ratio does not influence the weight loss behavior and starch oxidation increases the amount of water and decrease thermal stability of films, as observed by Tonset. Glycerol causes changes in weight loss behavior due to the presence of glycerol that not interact with chitosan and starch. DSC results suggest that amylose presence promotes a higher water interaction with polysaccharides. Polyol addition shift the endothermic peak associated to free water for higher temperatures, suggesting interaction between biopolymers and polyols. Also, polyol increases thickness values in all films as increase the free volume of the system. Amylose presence increases WVP and solubility values, suggesting the formation of low dense structure, which increases the water molecules diffusion and facilitates the dissolution of films in water. Polyols presence decrease WVP values in chitosan/gelatinized starch films. Starch oxidation affected the WVP values in chitosan/starch (100% amylopectin) films, suggesting low compact structure that allows the water molecule diffusion in the films. Starch oxidation increases solubility values as lower interaction between chitosan and oxidized starch, which facilitates the solubility process. Polyols addition causes an increase in solubility in all films. Preliminary mechanical tests performed by DMA indicated that chitosan/starch (gelatinized or oxidized) films are rigid and brittle and polyol addition increases the flexibility. In vitro ciprofloxacin drug delivery behavior showed that films are promising for this application.

Novos sistemas de liberação de fármacos têm sido desenvolvidos com o intuito de melhorar a eficácia terapêutica de muitos fármacos no tratamento de diferentes patologias. Os sistemas microparticulados têm despertado grande interesse devido a suas propriedades, suas vantagens sobre os sistemas de distribuição convencional e, conseqüentemente, melhoria na adesão ao tratamento. As micropartículas de quitosana são exploradas como sistemas de liberação sítio-específico, devido suas propriedades biodegradáveis, biocompatíveis e mucoadesivas. Assim, visando o tratamento da tuberculose, que atualmente é causa prevalente de morte considerando as doenças infecciosas no mundo, neste trabalho micropartículas constituídas de quitosana foram desenvolvidas para veicular isoniazida. A isoniazida, uma hidrazida do ácido isonicotínico, é uma dos fármacos mais poderosos entre os fármacos de primeira linha utilizados no tratamento da tuberculose devido à sua alta eficiência, baixa dose e de baixo custo, tornando-o um bom candidato para o desenvolvimento de uma formulação de liberação sítio-específica. Por spray-drying, as micropartículas inertes e com isoniazida obtidas apresentaram-se esféricas e com ampla distribuição de tamanho de partículas que variou entre 5 e 12 m, potencial zeta positivo e elevada eficiência de encapsulação. O perfil liberação in vitro em tampão fosfato salino (PBS) pH 7,4 apresentou formação de produto de degradação, sendo confirmado por espectrometria de massa como o ácido isonicotínico. Entretanto, a isoniazida mostrou ter uma liberação rápida (1 hora) a partir das micropartículas de quitosana em meio aquoso. Dessa forma, as micropartículas de quitosana desenvolvidas constituem um sistema promissor para veiculação da isoniazida e administração pulmonar e, finalmente, melhoria da terapia da tuberculose. Ademais, adequações do método deverão ser testadas considerando a via de administração pretendida, bem como será necessária a realização de estudos in vivo para avaliar o comportamento dos sistemas desenvolvidos em condições fisiológicas reais e a biodisponibilidade e biodistribuição do fármaco no organismo. / New drug delivery systems have been developed in order to improve the therapeutic efficacy of many drugs in the treatment of different pathologies. Microparticles have attracted great interest due to its properties, its advantages over conventional delivery systems and, consequently, better treatment adherence. The chitosan-based microparticles are exploited as delivery systems for site-specific, because their biodegradable, biocompatible and mucoadhesive properties. Thus, chitosan-based microspheres containing isoniazid were developed to target the treatment of tuberculosis, which is currently prevalent cause of death considering infectious diseases in the world. Isoniazid, an isonicotinic acid hydrazide, is one of the most powerful drugs among first-line drugs used to treat tuberculosis due to its high efficiency, low dose and low cost, making it a good candidate for the development of site-specific delivery system. By spray-drying, the isoniazid-loaded and free microparticles obtained presented wide size particle distribution with particle size ranging between 5 and 12 m, spherical morphology, positive zeta potential and high encapsulation efficiency. The in vitro release profile in phosphate buffered saline (PBS) pH 7.4 showed the formation of degradation product, which was confirmed by mass spectrometry as isonicotinic acid. However, isoniazid release from the microparticles was fast (1 hour) in water. Thus, the developed chitosan microparticles are a promising system as a vehicle to isoniazid and pulmonary administration, and ultimately to improve the therapy of tuberculosis. Moreover, adaptations of the method should be tested considering the intended route of administration and it will be necessary to perform in vivo studies to evaluate the behavior of the systems developed under physiological conditions and actual bioavailability and biodistribution of the drug in the body.

Agentes com propriedades antimicrobianas e antifúngicas são nanoencapsuladas em nanopartículas tendo em vista aumentar os efeitos contra as infecções microbiológicas causadas por Aspergillus ssp. e Staphylococcus aureus. Dentre os sistemas veiculares para entrega de fármacos as nanocápsulas de núcleo lipídico se destacam e tem sido largamente estudadas devido aos seus potenciais terapêuticos. Neste estudo desenvolvemos e caracterizamos as nanocápsulas de núcleo lipídico revestidas com quitosana para assim associar efeitos antimicrobianos, do fármaco e de material de revestimento das nanocápsulas. Para tanto, encapsulamos a dapsona nas nanocápsulas com o propósito obter sua dupla atividade antimicrobiana, associada à da quitosana, material de revestimento. Posteriormente, as nanocápsulas contendo dapsona e revestidas com quitosana foram secas pela técnica de spray-drying a fim de desenvolver uma plataforma tecnológica para a obtenção de produtos intermediários e finais, para futuras aplicações pulmonares ou tópicas dos pós de nanocápsulas. As formulações de nanocápsulas de núcleo lipídico e as com dapsona revestidas com fosfatidilcolina e polissorbato 80 e fosfatidilcolina, polissorbato 80 e quitosana apresentaram distribuição unimodal. Por meio da microscopia eletrônica de transmissão foi possível observar a coroa hidrofilica das nanocápsulas constituida de estruturas micelas. Os resultados demonstraram uma redução de até dez vezes na concentração de dapsona quando nanoencapsulada em sistema nanoestruturado revestidos com fosfatidilcolina, polissorbato 80 e quitosana em comparação com a administração da dapsona em solução para efeitos antibacterianos. As formulações de nanocápsulas de núcleo lipídico sem o fármaco revestidas com fosfatidilcolina, polissorbato 80 e quitosana também inibiram o crescimento bacteriano e fúngicos quando a quitosana foi administrada nas concentrações relativas. O efeito da quitosana demostrou elevado potencial para inibir o crescimento bacteriano e fúngico. Os pós das nanocápsulas contendo dapsona revestidas com quitosana e secas com leucina apresentaram produtos intermediários para futuras aplicações biológicas, tanto para via respiratória quanto para via tópica a fim coibir as infecções causadas pelos microorganismos. / Agents with antimicrobial and antifungal properties were encapsulated into nanoparticles in order to improve the effects against microbial infections caused by Aspergillus spp. and Staphylococcus aureus. Among the carriers for drug delivery systems of the lipid core nanocapsules have been widely studied because of their therapeutic potential. In this study we have developed and characterized the lipid core nanocapsules coated with chitosan thus to associate antimicrobial effects of the drug to nanocapsules of the coating material. To this end, dapsone was encapsulated into the nanocapsules in order to obtain a double antimicrobial activity, associated to the chitosan coating material. Subsequently, the nanocapsules containing dapsone and coated with chitosan were dried by spray-drying technique in order to develop a technological platform to obtain intermediates and final products for future pulmonary or topical application of nanocapsules powders. The lipid core nanocapsules with and without dapsone coat with phosphatidylcholine and phosphatidyl choline and polysorbate 80, polysorbate 80, and chitosan showed unimodal distribution. By transmission electron microscopy it was possible to observe the crown of hydrophilic nanocapsules consisting of micellar structures. The results showed a reduction of up to ten times the concentration of dapsone when nanocoated in nanostructured system coated with phosphatidylcholine, polysorbate 80 and chitosan compared to administration of dapsone in solution for antibacterial effects.The lipid core nanocapsule formulations without drug coated with phosphatidylcholine, polysorbate 80, chitosan also inhibit bacterial and fungal growth when chitosan was administered in relative concentrations. The effect of chitosan demonstrated high potential to inhibit bacterial and fungal growth.The powder of nanocapsules containing dapsone coated with chitosan and dried with leucine showed intermediate products for future biological applications, for both the airway and topically to prevent infections caused by microorganisms.

A quitosana tem se mostrado muito atrativa para a indústria farmacêutica, visando principalmente matrizes de liberação controlada com fármacos amplamente utilizados pela população em altas dosagens ou em períodos prolongada tal como o Ibuprofeno. O uso de combinado de polímeros e materiais como a argila é uma opção interessante, unindo as propriedades de ambos os materiais, minimizando o efeito colateral do fármaco. No presente trabalho descreve-se a preparação de um complexo iônico contendo quitosana e ibuprofeno por meio de uma reação ácido base entre ambos. Em uma segunda etapa, foi preparado um nanocompósito de montmorilonita/quitosana contendo o fármaco ibuprofeno. As matrizes foram caracterizadas por diferentes técnicas, incluindo análise elementar, ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C e 1H, termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR). O grau de desacetilação (GD) da quitosana obtido por titulação potenciométrica foi de 80,0%. Esses resultados foram confirmados por medidas de RMN 1H e RMN 13C. O estudo dissociação do fármaco, na presença e na ausência de argila, foi avaliado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e por espectroscopia de absorção eletrônica UV-VIS. A dissociação do fármaco em meio aquoso foi avaliada em pH 2 e 7, que correspondem aos valores encontrados no estômago e no intestino, respectivamente. Os resultados indicaram que a dissociação do ibuprofeno das matrizes é dependente do pH e que a presença da argila retarda a dissociação do fármaco na matriz. / Due to its interesting properties chitosan has attracted interest regarding several applications including drug carrier in pharmaceutical industry, mainly for actives consumed in high doses for long periods, as Ibuprofen. The combined use of materials such as polymers and the clay is an interesting option, combining the properties of both materials while minimizing the side effects of the drug. A chitosan-ibuprofen ionic complex had been prepared from the acid-base reaction between both of them. In a second step a montmorilonite/chitosan nanocomposite containing ibuprofen was also prepared. The complex and the nacomposite containing ibuprofen had been characterized by several techniques including elemental analysis, 13C e 1H, nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourrier transform infrared spectroscopy (FTIR). The chitosan degree of deacetylation (DD) was determined by potentiometry as 80.0%. These results were confirmed by 13C e 1H NMR. The dissociation of the pharmaceutical from the complex and nanocomposite was investigated by high performance liquid chromatography (HPLC) and electronic spectroscopy in the UV-vis (UV-vis). The dissociation of the pharmaceutical from the complex in aqueous media was evaluated in pH 2 and 7, corresponding to the stomach and intestines respectively. Results revealed that such dissociation is dependent of the pH of the medium as well as that release of Ibuprofen from the matrices is dependent on the pH and the presence of the clay slows the dissociation of the drug from the matrix.

Orientador: Vera Aparecida de Oliveira Tiera / Banca: Carla Cristina Schmitt Cavalheiro / Banca: Marcia Cristina Bisinoti / Resumo: A quitosana e seus derivados têm se mostrado muito atrativos para a indústria de alimentos, visando principalmente a sua conservação. No presente trabalho foram sintetizados e caracterizados derivados de quitosana contendo grupos quaternários de amônio com proporções crescentes de grupos hidrofóbicos com o objetivo de investigar a atividade fungicida desses derivados contra os fungos Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus que são um problema na contaminação do amendoim e outros grãos. Os derivados foram sintetizados usando quitosana desacetilada e a reação foi realizada em duas etapas, sendo a primeira a quaternização do polímero com brometo de propiltrimetilamônio seguido da reação de aminação redutiva com dodecilaldeído. Os derivados foram caracterizados por RMN 1 H e os graus de substituição pelo grupo dodecil foram variados para melhorar a atividade antifúngica dos derivados. A atividade antifúngica da quitosana desacetilada e seus derivados foi testada variando-se a concentração dos polímeros de 0,1 a 1,0 g/L. Os resultados mostraram que a quitosana substituída com grupos propil exibiu uma baixa inibição contra o fungo Aspergillus flavus, resultado similar àquele obtido com quitosana desacetilada. Quanto aos derivados anfifílicos com conteúdo crescente de grupos dodecil, observou-se um aumento no índice de inibição com o aumento da concentração e do conteúdo hidrofóbico. A partir de 0,5 g/L os derivados anfifílicos contendo de 10% a 30% de grupos dodecil e 83% de grupos quaternários inibiram completamente o crescimento do fungo. Resultados similares foram obtidos no estudo de inibição do fungo Aspergillus parasiticus / Abstract: Chitosan and its derivatives have been shown very attractive for the food industry, mainly targeting its conservation. In this study were synthesized and characterized chitosan derivatives containing quaternary ammonium groups with increasing proportions of hydrophobic groups in order to investigate the antifungal activity of these derivatives against the fungi Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus that are a problem in the contamination of peanuts and other grains. The derivatives were synthesized using deacetylated chitosan and the reaction was carried out in two steps, first the quaternization of the polymer with propyltrimethylammonium bromide followed by reductive amination reaction with dodecylaldehyde. The derivatives were characterized by 1 HNMR and the degree of substitution by the group dodecyl was varied to enhance the antifungal activity of the derivatives. The antifungal activity of deacetylated chitosan and their derivatives was tested by varying the concentration of the polymers 0.1 to 1.0 g/L. The results showed that chitosan substituted with propyl groups exhibited a low inhibition against the fungus Aspergillus flavus, a result similar to that obtained with chitosan deacetylated. Regarding the amphiphilic derivatives with increasing content of dodecyl groups, we observed an increase in the rate of inhibition with increased concentration and hydrophobic content. Since 0.5 g/L amphiphilic derivatives containing from 10% to 30% dodecyl groups and 83% of quaternary groups inhibited completely growth of the fungus. Similar results were obtained in the study of inhibition of Aspergillus parasiticus / Mestre

Orientador: Vera Aparecida de Oliveira Tiera / Banca: Eny Maria Vieira / Banca: Luis Octávio Regasini / Resumo: No presente trabalho foi realizada a síntese e caracterização de derivados de quitosana que tiveram suas atividades antifúngicas testadas contra os fungos Aspergillus flavus e A. parasiticus. As quitosanas utilizadas nas sínteses foram obtidas da desacetilação heterogênea de quitosana comercial e da quitosana comercial de média massa molecular. Os graus médios de desacetilação ( ) da quitosana desacetilada (CH) e da quitosana de média massa molecular desacetilada (CHm) foram determinados pelas técnicas de Potenciometria e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN-H). Parte da quitosana desacetilada CH foi degradada para obtenção de polímeros de baixa massa molecular (CHD). As massas moleculares médias das quitosanas CHm, CH e CHD foram determinadas por viscosimetria e os valores obtidos foram 42,93 kDa, 15,22 kDa e 610,79 Da, respectivamente. Os derivados hidrofílicos foram obtidos pela reação das quitosanas CHm, CH e CHD com cloreto de 2-cloro-N,N-dietilaminoetila (DEAE). Os graus de substituição (GS) de grupos DEAE de CHm, CH e CHD foram determinados utilizando-se RMN-H e os valores obtidos foram 14, 30 e 43%, respectivamente. Na sequência, as quitosanas CHm14DEAE, CH30DEAE e CHD43DEAE foram alquiladas com dodecil aldeído seguido pela redução com cianoboroidreto de sódio, obtendo-se derivados com diferentes graus de substituição. Os graus de substituição por grupos dodecila (GDD) para a quitosana contendo 14% de grupos DEAE foram 2,5, 10 e 14%. Para a quitosana com 30% de DEAE os graus de substituição por dodecila foram 2,7, 10 e 19%. Para o derivado contendo 43% de DEAE os graus de substituição por dodecila foram 5, 28 e 39%. Além da Espectroscopia de RMN-H o sucesso da obtenção dos derivados anfifílicos também foi indicado por meio da... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this study, it was done the synthesis and characterization of chitosan derivatives, that had their antifungal activity tested against Aspergillus flavus and A. parasiticus. The chitosan used for the syntheses was obtained from heterogeneous deacetylation of the commercial chitosan and commercial chitosan of average molecular mass. The average degrees of deacetylation ( ) of chitosan (CH) and deacetylated chitosan of medium molecular weight (CHm) were determined by Potentiometry and techniques Spectroscopy Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance (H-NMR). Part of deacetylated chitosan CH was degraded to obtain low molecular weight polymers (CHD). The average molecular weights of chitosans CHm, CH and CHD were determined by viscometry, and the values obtained were 42.93 kDa, 15.22 kDa and 610.79 Da, respectively. Hydrophilic derivatives were obtained by reaction of chitosan CHm, CH, CHD with chloride 2-chloro-N,N-diethylaminoethyl (DEAE). The degrees of substitution (DS) by DEAE groups of CHm, CH and CHD were determined by H-NMR and the values obtained were 14, 30 and 43%, respectively. After that the chitosans CHm14DEAE, CH30DEAE and CHD43DEAE were alkylated with dodecyl aldehyde followed by reduction with sodium cyanoborohydride to yield derivatives with different degrees of substitution. The degrees of substitution by dodecyl groups (GDD) for the chitosan containing 14% of DEAE groups were 2.5, 10 and 14%. For chitosan with 30% of DEAE the degrees of substitution by dodecyl groups were 2.7, 10... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Vera Aparecida de Oliveira Tiera / Banca: Éder Tadeu Gomes Cavalheiro / Banca: Marcelo de Freitas Lima / Resumo: Os fungos do gênero Aspergillus, presentes em amendoins, milho, arroz, nozes e outros grãos, são uma constante preocupação nos dias atuais devido a sua capacidade de produzir toxinas cancerígenas. Dentre as várias técnicas de controle desse microrganismo, tem se destacado o uso de produtos naturais, não agressivos ao meio ambiente e de baixo custo, como por exemplo, a quitosana. O presente trabalho apresenta a síntese e caracterização de duas séries de novos derivados de quitosana para utilização como biofungicida contra os fungos Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus. A primeira série descreve a síntese de derivados de quitosana pela reação de quitosana desacetilada (QD) com brometo de propil (Q-Propil) pentil (Q-Pentil) trimetilamônio para obter derivados com proporções crescentes do grau de substituição (GS). A segunda série foi obtida a partir da síntese de sais bi-quaternários de amônio, com a posterior reação com quitosana desacetilada obtendo-se derivados bi-quaternários de quitosana. Todos os derivados foram caracterizados por técnicas de RMN 1 H, infra-vermelho (IR) e titulação potenciométrica e as suas atividades fungicidas testadas contra o crescimento micelial dos fungos A. flavus e A. parasiticus in vitro. Os estudos foram conduzidos variando-se a acidez e a força iônica do meio. Os resultados dos ensaios microbiológicos mostram que as atividades antifúngicas aumentam com o grau de substituição e os derivados mais substituídos de ambas as series, propil e pentil, exibiram respectivamente atividades três e seis vezes maiores que as quitosanas comercial e desacetilada. As concentrações inibitórias mínimas foram avaliadas após 24, 48 e 72 horas, variando-se a concentração dos polímeros de 0,5 a 16 g L -1 e os resultados mostraram que os derivados quaternários inibem o crescimento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The fungi of the genus Aspergillus, present in peanuts, corn, rice, nuts and other grains, are a constant concern nowadays due to its ability to produce carcinogenic toxins. Among the various techniques for controlling this microorganism it has been emphasized the use of natural products not harmful to the environment and at a low cost, for example, chitosan. This paper presents the synthesis and the characterization of two series of novel derivatives of chitosan for use as biofungicide against the Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus fungi. The first series of derivatives was synthesized by the reaction of deacetylated chitosan (QD) propyl bromide (Q-Propil) and pentyl trimethylammonium (Q-Pentil) for obtaining derivatives with increasing degrees of substitution (GS). The second series was obtained from the synthesis of bi-quaternary salts, with subsequent reaction with deacetylated chitosan to yield bi-quaternary derivatives of chitosan (Q-BPHD). All derivatives were characterized using NMR techniques, infra-red (IR) and potentiometric titration and fungicides activities were tested against A. flavus and A. parasiticus by evaluating the mycelial growth of fungi in vitro. The studies were conducted by varying the acidity and ionic strength of the medium. The antifungal activities increase with the degree of substitution and the most substituted derivatives from both series, propyl and pentyl, respectively exhibited activities three to six times lighter than the commercial and deacetylated chitosans. The minimum inhibitory concentrations were recorded after 24, 48 and 72 hours varying the concentration of polymer from 0.5 to 16 g L -1 and the results showed that the quaternary derivatives inhibit the growth of fungi in concentrations four times lower than deacetylated chitosan . The bi-quaternary derivative (Q-BPHD) showed the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre