Nanoporous polymer fibres are currently attracting increasing interest due to their unique characteristics. Increased specific surface area, improved mechanical properties and improved cellular growth are amongst the advantages that set porous fibres as ideal candidates in applications like catalysis, separation and tissue engineering. This work explores the single step production of porous poly(ε-caprolactone) (PCL) fibres through combinative electrospinning and Non-solvent Induced Phase Separation (NIPS) technique. Theoretical models, based on three different contact models (Hertzian, DMT, JKR), correlating the fibrous network specific surface area to material properties (density, surface tension, Young s modulus, Poisson s ratio) and network physical properties (density) and geometrical characteristics (fibre radius, fibre aspect ratio, network thickness) were developed in order to calculate the surface area increase caused by pore induction. Experimental results proved that a specific surface area increase of up to 56% could be achieved, compared to networks composed of smooth surfaced fibres. The good solvent effect on electrospun fibre surface morphology and size was examined through experimental investigation of four different good solvent (chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran and formic acid) based solutions at various good/poor solvent ratios. Chloroform was proven to be the most suitable solvent for good /poor solvent ratios varying from 75-90% v/v, whereas alternative mechanisms leading to different fibre morphologies were identified, interpreted and discussed. Evaporation rate of the good solvent was identified as the key parameter of the process. Second order polynomial equations, derived from the experimental data, correlating the feed solution physical parameters (viscosity, conductivity, surface tension) to the fibre average diameter produced were developed and validated. Response surface methodology was implemented for the design and conduction of electrospinning experiments on a 12.5 % w/v Chloroform/DMSO solution 90/10 % v/v in order to determine the individual process parameters (spinning distance, applied voltage, solution flow rate) effect in fibre surface morphology and size. The increase in any of these parameters results in increase of both the fibre size and the tendency for pore generation, whereas applied voltage was the parameter with the strongest effect. Findings from this thesis expand the knowledge about both phenomena occurring during the production process and end product properties, and can be used for the production of controlled morphology and size porous poly(ε-caprolactone) (PCL) fibres.

Submitted by JÉSSICA DIAS SANTOS (jediassantos@gmail.com) on 2017-01-30T14:38:16Z No. of bitstreams: 1 disseta-jessica.pdf: 3763757 bytes, checksum: 397b3e007401ec2c427cd05e78053ab7 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-02T19:38:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_jd_me_sjc.pdf: 3763757 bytes, checksum: 397b3e007401ec2c427cd05e78053ab7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-02T19:38:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_jd_me_sjc.pdf: 3763757 bytes, checksum: 397b3e007401ec2c427cd05e78053ab7 (MD5) Previous issue date: 2017-01-19 / O objetivo desse estudo foi sintetizar mantas não tecidas de nanofibras (NFs) de Polietilmetacrilato (PEMA) com adição de nistatina (NYS) e avaliar a atividade antimicrobiana nas resinas reembasadoras rígidas e macias. Realizou- se o teste microbiológico da CIM de NYS para a inativação da C. albicans. NFs foram sintetizadas pela técnica da eletrofiação, utilizando-se solução de PEMA puro e NYS e PEMA. Para a síntese das NFs de PEMA, foi produzida uma solução de PEMA dissolvido em Dimetilformamida (DMF) e 1,1,2,2 Tetracloroetano (TCE), logo após foram adicionadas duas concentrações de NYS (10 e 20 mg/ml) obtidas do teste CIM. As amostras foram analisadas em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise de molhabilidade, Análise de Difratometria de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Após a análise em MEV foi realizada a média dos diâmetros das fibras com Software ImageJ. As atividades antimicrobianas foram avaliadas por meio do teste de difusão em ágar. As NFs de PEMA apresentaram diâmetro menor, o padrão NF/PEMA apresentou 0,42µm enquanto que a NF/20 1,14 µm e a NF/10 foi de 0,87 µm. As fibras foram consideradas hidrofóbicas por meio da análise de molhabilidade. O DRX e o FTIR comprovaram a presença de PEMA e sugeriram a presença de NYS. O teste de difusão em ágar demonstrou que as fibras não conseguiram inibir a proliferação de C. albicans. / The objective of the study was to synthesize nanofibers (NFs) of Polyethylmethacrylate (PEMA) with addition of Nystatin (NYS) and to evaluate an antimicrobial activity in rigid and soft resins. Microbiological testing of NYS MIC for inactivation of C. albicans was performed. NFs were synthesized using the electrochemical technique using pure PEMA and NYS and PEMA solutions. For a synthesis of PEMA NFs, a solution of PEMA dissolved in Dimethylformamide (DMF) and 1,1,2,2 Tetrachloroethane (TCE) was produced, following doses of NYS concentrations (10 and 20 mg / ml) obtained from the CIM. As samples were analyzed in Scanning Electron Microscopy (SEM), Goniometer, X-ray Diffraction Analysis (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). After an SEM analysis, a mean of the fiber diameters was performed with ImageJ Software. The antimicrobial activities were evaluated by means of the agar diffusion test. As the PEMA NFs presented smaller diameter, the NF / PEMA standard showed 0.42 μm whereas NF / 20 1.14 μm and the NF / 10 was 0.87μm. The fibers were considered hydrophobic by means of the wettability analysis. The DRX and the FTIR proved a presence of PEMA and suggested a presence of NYS. The diffusion test on agar demonstrated that as fibers failed to inhibit a proliferation of C. albicans.

abstract: Electrospinning is a means of fabricating micron-scale diameter fiber networks with enmeshed nanomaterials. Polymeric nanocomposites for water treatment require the manipulation of fiber morphology to expose nanomaterial surface area while anchoring the nanomaterials and maintaining fiber integrity; that is the overarching goal of this dissertation. The first investigation studied the effect of metal oxide nanomaterial loadings on electrospinning process parameters such as critical voltage, viscosity, fiber diameter, and nanomaterial distribution. Increases in nanomaterial loading below 5% (w/v) were not found to affect critical voltage or fiber diameter. Nanomaterial dispersion was conserved throughout the process. Arsenic adsorption tests determined that the fibers were non-porous. Next, the morphologies of fibers made with carbonaceous materials and the effect of final fiber assembly on adsorption kinetics of a model organic contaminant (phenanthrene, PNT) was investigated. Superfine powdered activated carbon (SPAC), C60 fullerenes, multi-walled carbon nanotubes, and graphene platelets were added to PS and electrospun. SPAC maintained its internal pore structure and created porous fibers which had 30% greater PNT sorption than PS alone and a sevenfold increase in surface area. Carbon-based nanomaterial-PS fibers were thicker but less capacious than neat polystyrene electrospun fibers. The surface areas of the carbonaceous nanomaterial-polystyrene composites decreased compared to neat PS, and PNT adsorption experiments yielded decreased capacity for two out of three carbonaceous nanomaterials. Finally, the morphology and arsenic adsorption capacity of a porous TiO2-PS porous fiber was investigated. Porous fiber was made using polyvinylpyrrolidone (PVP) as a porogen. PVP, PS, and TiO2 were co-spun and the PVP was subsequently eliminated, leaving behind a porous fiber morphology which increased the surface area of the fiber sevenfold and exposed the nanoscale TiO2 enmeshed inside the PS. TiO2-PS fibers had comparable arsenic adsorption performance to non-embedded TiO2 despite containing less TiO2 mass. The use of a sacrificial polymer as a porogen facilitates the creation of a fiber morphology which provides access points between the target pollutant in an aqueous matrix and the sorptive nanomaterials enmeshed inside the fiber while anchoring the nanomaterials, thus preventing release. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Engineering 2018

Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-11T17:35:11Z No. of bitstreams: 2 Etelino_Dissertação final 09102012.pdf: 9253307 bytes, checksum: 22d8f2b2d1f4d51f54320eb4f05a8303 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T17:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Etelino_Dissertação final 09102012.pdf: 9253307 bytes, checksum: 22d8f2b2d1f4d51f54320eb4f05a8303 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-09 / CNPq CAPES / No presente trabalho discutimos a preparação e a caracterização de nanofibras poliméricas obtidas pelo método da eletrofiação (“electrospinning”) com o objetivo de desenvolver novos materiais com morfologias fibrosas. Para isso, foram utilizados três diferentes tipos de compósitos. O primeiro foi um compósito de nanopartículas de ZnO com polipirrol (PPi) e álcool polivinílico (PVA). O segundo compósito foi constituído por PVA e dois diferentes polímeros de coordenação, [(Ln)(DPA)(HDPA)] (onde Ln = Tb3+ ou Eu3+), também conhecidos como MOF – de (“Metal Organic Framework”). Finalmente, o terceiro foi um compósito de N-(4-nitro-2-fenoxifenil)metanesulfonamida (nimesulida) com PVA. As nanofibras obtidas foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho e do UV-Vis, espectroscopia de fluorescência, medidas elétricas de corrente e voltagem, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de fluorescência e análise termogravimétrica (TGA). Muito embora todas as nanofibras estudadas apresentassem as mesmas características morfológicas, elas exibiram diferentes propriedades físicas e químicas. As nanofibras de PVA/ZnO/PPi apresentaram fluorescência na região visível com comprimento de onda de 526 nm e, quando expostas à luz ultravioleta, sua resistência elétrica sofre um aumento de cerca de duas ordens de grandeza (um fato atribuído a um provável aumento da zona de depleção da junção ZnO/PPi quando o material é exposto a luz). Já as nanofibras com MOFs exibiram altas intensidades de fluorescência que, de acordo com a natureza do metal presente (se Tb ou Eu), pode apresentar emissão na região visível: verde ou vermelho, respectivamente. Por fim, a caracterização espectroscópica das nanofibras com nimesulida mostraram que o fármaco se encontra incorporado na matriz polimérica, pois é possível observar sua banda de absorção característica no UV-Vis em 315 nm, como também o espectro de infravermelho das nanofibras revela a presença das bandas típicas de absorção tanto da nimesulida quanto do PVA.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-08-10T20:55:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese rogerio fagundes.pdf: 3973057 bytes, checksum: 8fe99e859aad91ef3ff737d09df30b91 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T20:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese rogerio fagundes.pdf: 3973057 bytes, checksum: 8fe99e859aad91ef3ff737d09df30b91 (MD5) Previous issue date: 2016-02-02 / CNPQ / As ligninas estão entre as macromoléculas mais abundantes biosintetizadas da Terra. São obtidas como subproduto da indústria do papel e celulose, sendo utilizadas principalmente, como combustíveis. Suas composições, muito variadas, limitam o desenvolvimento de aplicações de mais alto valor agregado; contudo, devido à sua abundância e origem sustentável, existe um crescente interesse em utilizá-las como matéria-prima e na substituição de derivados do petróleo, por exemplo, na produção de fibras de carbono de baixo custo. Para um uso mais amplo em biorefinarias, processos precisam ser estudados e padronizados, visando obter ligninas com propriedades físicas mais homogêneas e maior solubilidade. Neste trabalho, o fracionamento com solventes foi utilizado com este objetivo. O fracionamento da lignina usando solventes é um processo simples, com bons resultados, e que foi utilizado neste estudo para fracionar uma lignina de bagaço de cana (L1) quase insolúvel e de difícil processamento. As frações obtidas foram caracterizadas por FTIR, UV-VIS, Maldi-TOF, análise térmica e reometria de suas soluções, para avaliar seus aspectos estruturais relevantes para a produção de fibras. L1 foi fracionada até o esgotamento com o uso de quatro solventes: tolueno (E1), etanol (E2), metanol (E3) e dimetilsulfóxido (DMSO, E4). As frações E2, E3 e E4 são similares em massa molar e distribuição de massa molar, mas têm importantes diferenças em suas características estruturais, térmicas e na processabilidade. As frações mostraram diferentes temperaturas de transição vítrea e seguem diferentes rotas de degradação térmica, indicando que suas composições químicas apesar de similares, como demonstrado por FTIR, não são exatamente iguais. Propriedades reológicas das soluções utilizadas para a eletrofiação, incluindo a formação de microestruturas como fase gel, apresentaram diferenças significativas, especialmente entre as frações E2 e E3. A solução da fração E2 apresentou homogeneidade e isotropia muito maiores que a lignina L1. A eletrofiação da fração E2 resultou na produção de nanofibras com diâmetros entre 60 e 120 nm. A fração E3 originou nanoesferas com diâmetros entre 90 e 350 nm, nas mesmas condições de eletrofiação. A fração E4 somente recobriu uma superfície com eletrospray. Estes resultados mostram a possibilidade de desenvolver aplicações de mais alto valor agregado usando as frações da lignina, de uma mesma biomassa ou de misturas de biomassas diversas. / Lignins are the second most abundant biosynthesized macromolecules on Earth. They are obtained as byproducts from the paper industry and used mostly as fuel. Their variable composition has been an obstacle to the development of high added-value applications; however, because of their abundance and sustainable origin, there is growing interest in using lignin as a raw material and as a replacement for oil derivatives, such as low cost carbon fibers. In order to use lignins in biorefineries, their physical properties should be standardized and their solubility improved. In this study, sugarcane bagasse lignin (L1) was fractionated with solvents and the fractions were characterized by FTIR, UV-VIS, Maldi-TOF, thermal analysis and solution rheometry to evaluate structural aspects that are relevant for the production of fibers. L1 was sequentially extracted with four solvents: toluene (E1), ethanol (E2), methanol (E3), and dimethyl sulfoxide (DMSO, E4). Fraction E1 was composed mainly of low molecular weight residues. Fractions E2, E3, and E4 were lignins presenting only slightly different molar masses and molar mass distributions, nonetheless relevant differences in their structural characteristics and processability were observed. Thermal and rheological properties of fractions showed significant differences. The fractions presented different glass transition temperatures. Their thermal degradation routes were not similar, which suggest structural differences among them. Rheological properties of the solutions used for electrospinning, including the formation of gel phase microstructures, were significantly different, particularly those of E2 and E3. Fraction E2 presented more isotropic and homogeneous behavior than L1. Electrospinning of E2 resulted in the production of nanofibers with diameters between 60 and 160 nm. E3 produced nanospheres with diameters between 90 and 350 nm while E4 only covered a surface with electrospray. These results show the possibility of developing high added-value applications using fractions of a single lignin or fractions of mixtures of lignins from distinct biomasses.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-08T12:47:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) VersãoFinal_Dissertação Winnie Brandão.pdf: 3866454 bytes, checksum: 7c557a3aa4c5f7cd118decbc7ad66dbb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T12:47:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) VersãoFinal_Dissertação Winnie Brandão.pdf: 3866454 bytes, checksum: 7c557a3aa4c5f7cd118decbc7ad66dbb (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / FACEPE / A extração de DNA a partir de amostras biológicas é um passo necessário em quase todos os processos biotecnológicos. No entanto, não apenas as amostras contendo DNA são geralmente distintas na origem, como não existe um único processo comum para estes métodos de extração, ou mesmo um único material que satisfaça todos os requisitos necessários para realizar estas tarefas. Como consequência, o desenvolvimento de novos materiais ou métodos para a melhoria dos protocolos de extração de DNA, em termos de rendimento, pureza, tempo e custo, continua sendo de grande interesse. Neste trabalho, descrevemos a preparação de um novo tipo de membrana compósita de poliestireno/polianilina (PS/PANI) que não só exibe altos níveis de captura de cadeias de DNA a partir de soluções aquosas, mas também permite essa liberação de maneira simples e eficiente. A membrana compósita consiste de fibras de PS produzidas pela técnica de eletrofiação e modificadas com nanogrãos de PANI depositados através de uma polimerização química in situ. As membranas obtidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de ângulo de contato, espectroscopia UV-Vis e por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Utilizamos solução aquosa de DNA de esperma de salmão como um sistema modelo para examinar a capacidade de adsorção destas membranas para moléculas de ácido nucleico. Em experimentos realizados no modo batelada, encontramos uma capacidade máxima de adsorção de 153,8 mg de DNA por grama de PANI, com o limite de saturação sendo alcançado em apenas 9 min. Além disso, demonstramos que é possível conseguir a liberação completa do DNA adsorvido por simples alteração do pH do meio aquoso. Os processos de adsorção e dessorção foram acompanhados por imagens de fluorescência. Realizamos também experimentos de adsorção de DNA através da adaptação da membrana a uma coluna de centrifugação. Os resultados correspondentes indicam que nessa configuração experimental as membranas compósitas de PS/PANI se mostram um material bastante promissor para a purificação de ácidos nucleicos e outras biomoléculas. / Extraction of nucleic acids from biological samples is a necessary step in almost all biotechnological procedures. However, whereas DNA-containing samples are usually distinct in origin and no single common methodology exists for these extraction methods, there is no single material that satisfies the necessary requirements to carry out these tasks. Consequently, the development of new materials or methods to the improvement of DNA extraction protocols (in terms of yield, purity, time, and cost) continues to be of great interest. In this work, we describe the preparation of a novel type of polyaniline/polystyrene (PANI/PS) membrane that not only exhibits high levels of capture of DNA strands dissolved in aqueous solutions but also allows for their simple and efficient posterior release. The composite membrane consists of electrospun PS fibers modified with deposited PANI nanograins through an in situ chemical polymerization. The membranes were characterized by scanning electron microscopy (SEM), contact angle, UV-Vis spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). We have used aqueous solution sodium salt of Salmon Sperm DNA as a model system to examine the adsorption capacity of these membranes for nucleic acid molecules. In batch-mode experiments, we have found a maximum adsorption capacity of 153.8 mg of DNA per gram of PANI, with the saturation limit being reached within only 9 min. In addition, we have demonstrated that it is possible to achieve the complete release of the adsorbed DNA by simple changes on the pH of the aqueous medium. The adsorption and desorption procedures were followed by fluorescence imaging. We also performed DNA adsorption experiments by adapting the composite membrane to a spin column. Under this experimental setup, the PANI/PS composite membranes appear as promising material for the efficient purification of nucleic acids and other valuable biomolecules.

A engenharia tecidual visa repor, reparar ou ajudar a regenerar tecidos e órgãos danificados por meio da combinação de biomateriais, biomoléculas e células. Scaffolds de nanofibras biodegradáveis mimetizam a matriz extracelular natural fornecendo uma estrutura ideal para o crescimento celular. Blendas de policaprolactona (PCL) e gelatina são biodegradáveis e proporcionam uma combinação de boas propriedades mecânicas, do PCL, com a hidrofilicidade e caráter que promove a adesão celular, da gelatina. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a importância das diferentes espessuras de scaffolds eletrofiados em relação às suas propriedades principais. Quatro conjuntos de scaffolds de PCL/gelatina com diferentes espessuras foram produzidos sob as mesmas condições apenas aumentando o tempo de duração do processo de eletrofiação. Os resultados indicam que as espessuras aumentaram proporcionalmente ao tempo de eletrofiação, variando de 100 nm a 300 nm nos períodos de 1 a 3 horas, enquanto a densidade aparente e a porosidade mantiveram-se constantes. As micrografias das membranas revelaram fibras lisas com diâmetros maiores para os scaffolds de menor espessura, e fibras irregulares com diâmetros menores e regiões fundidas ou ligadas para os scaffolds de maior espessura. Além disso, o aumento da espessura melhorou a resistência mecânica e a molhabilidade dos scaffolds. A esterilização por peróxido de hidrogênio não modificou quimicamente a composição das membranas de PCL/gelatina, embora algumas amostras tenham se deformado. As membranas também apresentaram bons resultados de citotoxicidade, melhorando a viabilidade celular, apesar desses valores diminuírem minimamente para os scaffolds de maior espessura, provavelmente devido à maior quantidade de PCL. O teste de adesão não foi conclusivo e deverá ser repetido. / Tissue engineering aims to replace, repair, or helping regenerate damaged tissues and organs through the combination of biomaterials, biomolecules and cells. Biodegradable nanofibrous scaffolds mimic the natural extracellular matrix providing an ideal structure to cellular growth. Blends of polycaprolactone (PCL) and gelatin are biodegradable and provide a combination of good mechanical properties, from PCL, with the hydrophilicity and cell adhesion promoter character, from gelatin. The aim of this work was to evaluate the importance of the thickness of electrospun scaffolds on their key properties. Four sets of PCL/gelatin scaffolds with different thicknesses were produced under the same conditions by simply increasing the time length of electrospinning process. Results indicate that the thickness increases proportionally to the electrospinning time, varying from 100 nm to 300 nm in periods of 1 to 3 hours, while the apparent density and porosity remained constant. Micrographs from the nonwoven mats revealed smooth fibers with larger diameters in the thinner scaffold, and irregular fibers with smaller diameters and molten or bonded regions as the thickness increased. Furthermore, the increase of thickness improved mechanical resistance and wettability of the scaffolds. Plasma sterilization did not modify chemical composition of PCL/gelatin membranes, although some samples have been deformed. Membranes also presented good results for cytotoxicity, improving cell viability, despite these values decreased minimally to the thicker scaffolds, probably due to the higher amount of PCL. Adhesion test was not conclusive and might be repeat.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-11-13T20:42:28Z No. of bitstreams: 1 Desiree_Scheidt_2018.pdf: 2702009 bytes, checksum: acf3f21bfb597257a2a34ce95b6f6002 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-13T20:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Desiree_Scheidt_2018.pdf: 2702009 bytes, checksum: acf3f21bfb597257a2a34ce95b6f6002 (MD5) Previous issue date: 2018-08-27 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / Nanofibers generated using polymers are generally produced by the electrospinning method. It is a simple, economical and versatile technique that uses an electric force to generate ultrafine fibers. Chitosan is a non-toxic, biodegradable, biocompatible polymer obtained from renewable natural sources that attracts the interest of researchers. However, due to the difficulty of electrospinning pure chitosan, it has been tried to ally the poly (ethylene oxide) PEO to the polymeric matrix of chitosan, in order to facilitate the process of obtaining fibers. In this context, the initial objective of this work was to obtain a polymeric blends containing chitosan and PEO capable of generating nanofibers when subjected to the electrospinning process. The poly (ethylene oxide) was excellent as a helper in chitosan spinning, allowing the obtaining of fibers with up to 90% of the same and the average diameter obtained was of 320nm. The process parameters were evaluated and the ones that showed the best result were a concentration of 4% of chitosan and 2% of PEO, applied tension of 18kv and distance between the collector and needle of 20cm. The incorporation of PEO into the polymeric matrix of chitosan proved to be an effective strategy for obtaining nanofibers by the electrophilic process. The study was then carried out for the incorporation of the drug neomycin sulfate into the electrophilic matrix. Membranes in the ratio of 90/10 (v / v) chitosan / 4% PEO / 4% (m / v), as well as membranes in the ratio 80/20 (v / v) chitosan / PEO (4% / 2%) were studied as support for the incorporation of the drug. When the neomycin sulfate was incorporated together with the solution and subjected to electrospinning, the diameter of the fibers obtained were even smaller, with a mean of 258nm. The obtained membranes were subjected to physico-chemical analysis, which proved the miscibility of the polymers chitosan and PEO as well as confirmed the incorporation of the neomycin sulfate to the blend. The antimicrobial activity for the drug and non-drug membranes was investigated against Gram positive and Gram negative bacteria and the registered inhibition halos were larger or near the control. The neomycin sulfate release test indicated that it had a rapid release profile, and with only 120 minutes, much of the drug had already been released from the polymer film. In view of this, the membranes developed in this study suggest to be promising candidates for the application as a biomaterial in wound healing. / Nanofibras poliméricas podem ser produzidas utilizando o método de eletrofiação. Trata-se de uma técnica simples, econômica e versátil que utiliza um potencial elétrico para gerar fibras em escala nanométrica. Dentre os polímeros eletrofiados, pode-se destacar a quitosana, a qual é um polímero atóxico, biodegradável, biocompatível, obtido por meio de fontes naturais renováveis, que vem despertando o interesse de pesquisadores. No entanto, devido à dificuldade de eletrofiação desse material puro, tem-se buscado aliar o poli (óxido de etileno) PEO à matriz polimérica da quitosana, a fim de se facilitar o processo de obtenção de fibras. Nesse contexto, o objetivo inicial deste trabalho foi a obtenção de uma blenda polimérica contento quitosana e PEO capaz de gerar nanofibras quando sujeitas ao processo de eletrofiação. O poli (óxido de etileno) mostrou-se excelente como auxiliador na fiação da quitosana, permitindo a obtenção de fibras com até 90% da mesma e o diâmetro médio obtido foi de 320nm. Os parâmetros de processo foram avaliados e os que mostraram melhor resultado foi uma concentração de 4% (m/v) de quitosana em ácido acético 90% (v/v) e 2% (m/v) de PEO em ácido acético 50% (v/v), tensão aplicada foi de 18kV e distância entre o coletor e agulha de 20cm. A incorporação do PEO à matriz polimérica de quitosana se mostrou, então, uma estratégia eficaz para a obtenção de nanofibras por meio do processo de eletrofiação. Seguiu-se então o estudo para a incorporação do fármaco sulfato de neomicina à matriz eletrofiada, com a finalidade de ampliar a atividade antimicrobiana do filme obtido. Membranas na proporção 90/10 (v/v) de quitosana/PEO 4%/4% (m/v), assim como membranas na proporção 80/20 (v/v) quitosana/PEO 4%/2% (m/v) foram estudadas como suporte para a incorporação do fármaco. Quando o sulfato de neomicina foi incorporado junto a solução e submetido a eletrofiação, o diâmetro das fibras obtidas foram ainda menores, com média de 258nm. As membranas obtidas foram sujeitas a análises físico-químicas, as quais comprovarem a miscibilidade dos polímeros quitosana e PEO assim como confirmaram a incorporação do sulfato de neomicina à blenda. A atividade antimicrobiana para as membranas com fármaco e sem fármaco foi investigada contra bactérias Gram positivas e Gram negativas e os halos de inibição registrados foram maiores ou próximo ao controle, demonstrando uma alta capacidade antimicrobiana. O teste de liberação do sulfato de neomicina indicou que o mesmo apresenta um perfil de liberação rápido, sendo que com apenas 120 minutos grande parte do fármaco já havia se desprendido do filme polimérico. Diante disso, as membranas desenvolvidas nesse estudo sugerem ser promissoras candidatas para a aplicação como um biomaterial na cicatrização de feridas, sendo ainda necessários estudos de viabilidade celular.

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Marcos Akira dÁvila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nista_SilviaVazGuerra_M.pdf: 12755531 bytes, checksum: ed049fb5fccf4416e7f0b8a0290222af (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este projeto foi desenvolvido em duas fases, usando a tecnologia de eletrofiação. A primeira fase foi dedicada a obtenção de membranas eletrofiadas com acetato de celulose, as quais formaram nanofibras que foram carregadas com Sulfato de gentamicina, na segunda fase, para estudos da liberação controlada deste fármaco. Na primeira fase as membranas de nanofibras de Acetato de Celulose, chamadas de nanomembranas, foram produzidas utilizando-se quatro misturas de solventes (Acido Acético/Água (75:25 m/m), Acetona/Água (85:15 m/m), Dimetilacetamida (DMAc)/Acetona (1:2 m/m), Dimetilacetamida/Acetona/Água (32/63/5 m/m)). Usando a ferramenta de planejamento de experimentos (DOE), foram definidos os melhores parâmetros para preparação das membranas nanoestruturadas, em cada sistema de solvente. Três variáveis, sendo a distância entre a agulha e o coletor, a concentração de acetato de celulose na solução e a tensão aplicada, em dois níveis (alto e baixo), foram estudadas em cada sistema. As respostas avaliadas para obtenção da melhor condição, em cada caso, foram o diâmetro médio da fibra obtida e aspecto da membrana formada. Foi realizado também, no sistema de solvente Acido Acético/Água (70:30 m/m), um comparativo entre fiação horizontal, utilizando-se uma taxa de alimentação controlada por uma bomba de infusão, e um sistema vertical onde o fluxo era governado pela gravidade e viscosidade da solução. Um estudo da influencia da taxa de alimentação no diâmetro e aspecto da membrana também foi realizado. Todas as soluções foram avaliadas quanto a sua viscosidade, tensão superficial e condutividade elétrica. Nas soluções de cada sistema de solvente, que apresentaram a melhor condição de processabilidade e melhor membrana, foi realizada uma avaliação do comportamento reológico com a construção de uma curva de Viscosidade versus Taxa de cisalhamento. As melhores membranas obtidas para cada sistema de solvente foram submetidas a um teste de Citotoxicidade para confirmar a biocompatibilidade e sua independência com os resíduos dos solventes utilizados. Na segunda fase utilizaram-se as melhores condições obtidas para cada sistema de solvente e incorporou-se o fármaco Sulfato de Gentamicina em duas concentrações 6 e 60% em massa com base no acetato de celulose. Observou-se a influencia da concentração do fármaco no processo de eletrofiação, no aspecto da membrana formada bem como no diâmetro da nanofibra obtida. A melhor membrana obtida nesta etapa foi produzida a partir do sistema de solventes DMAc/Acetona/Água. As condições de processo utilizadas foram 1 ml/h de vazão, 10 cm de distância entre agulha-coletor e 15 kV de tensão e concentração de acetato de celulose de 15%. Este sistema apresentou-se como um processo bastante viável, não havendo alteração na qualidade da membrana e no processo com a variação da concentração do fármaco. À membrana obtida nestas condições, foi adicionado 50% do fármaco e realizado um teste de liberação com o objetivo de verificar o perfil de liberação do mesmo. Foi realizado um comparativo entre o perfil de liberação desta membrana com o de outras membranas preparadas por casting e com recobrimento de HPMC, Eudragit® L100 e nanofibra eletrofiada de acetato de celulose. O melhor perfil obtido, onde ocorreu uma redução no efeito burst, foi com a membrana revestida com nanofibra, onde foi obtido um ganho de liberação de 9 horas em relação às demais. A melhor membrana obtida também foi submetida a uma análise microbiológica, onde se verificou que o fármaco não perdeu suas propriedades com o processo de eletrofiação / Abstract: This project was developed in two phases, using the technology of electrospinning. The first phase was devoted to obtaining electrospun membranes with cellulose acetate, which formed nanofibers that were loaded with Gentamicin sulphate, in the second phase, for the studies of this drug release. In the first step, these membranes were composed of electrospun nanofibers made of cellulose acetate, here called nanomembranes, using four solvents mixtures (acetic acid/water (75:25 w/w) acetone/water (85:15 w/w), dimethylacetamide(DMAC)/acetone (1:2 w/w), DMAc/acetone/water (32/63/5 w/w). Using the tool for design of experiment (DOE), the best parameters for preparation of nanostructured membranes in each solvent system were fixed. Three variables, such as the distance between the needle and the collector, the concentration of cellulose acetate in solution and the applied voltage, in two levels (high and low), were used in each system. The responses evaluated to obtain the best condition, in each case, were the average diameter of the fiber obtained and the aspect of the membrane formed. In the solvent system formed by acetic acid/water (70:30 w/w), a comparison was carried out between horizontal electrospinning, using an infusion pump to control the feed rate, and a vertical system, whose flow was governed by both gravity and viscosity of the solution. A study of the influence of feed rate on the diameter and aspect of the membranes was done. The viscosity, surface tension and electrical conductivity of all solutions were evaluated. For each system of solvent used, the best parameters of processing ant the best membrane aspect obtained were the chosen for the studies of the rheological behavior of the system by plotting a curve of Viscosity versus Shear rate. The best membranes obtained, for each mixture of solvent used, were submitted to a cytotoxicity test to confirm their biocompatibility and if the residues of any solvent could influence on this test. In the second step of the project, the best conditions obtained for each solvent system were used to electrospun the membranes loaded with gentamicin sulfate in two concentrations, i.e. 6 and 60 wt%, based on cellulose acetate. We observed the influence of the drug concentration in the electrospinning process, as well as the aspect of the membrane formed and the diameters of the nanofibers formed. The best membranes obtained in this step were produced using the solvent system DMAC/acetone/water. The process conditions used were 1 ml/h flow rate, 10 cm distance between needle-collector, 15 kV voltage and 15% cellulose acetate concentration in the solution. This system proved to be a quite feasible process, with no change in the membrane aspect or in the process, for several drug's concentration. To the membrane obtained in these conditions, 50% of the drug was added and the profile of its delivery was observed. A comparison of the releasing profile was also done among this membrane and other membranes prepared by casting and by coating with HPMC, Eudragit ® L100 and electrospun nanofibers of cellulose acetate. The best delivery profile obtained was the membrane coated with nanofiber of acetate solution in DMAC/acetone/water since there was a reduction in the burst effect and a gain in the releasing of 9 hours over the others. The best membrane obtained was also submitted to a microbiological analysis, in which it was verified that the drug did not lose its function during the electrospinning process / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Edison Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Millas_AnaLuizaGarcia_M.pdf: 27876166 bytes, checksum: ca1630199ae2b6bb6f1e2d15d0c50fa8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A ciência dos biomateriais e a nanotecnologia caminham juntas em busca de novas alternativas e da melhoria das propriedades físicas, químicas e mecânicas dos materiais, relacionadas à alta razão superfície/volume e às dimensões nanométricas que possibilitam obter ótimo desempenho com pouca quantidade de material. Esse trabalho objetivou a produção de nanofibras biodegradáveis e biocompatíveis a partir da solução de acetato de celulose a 10(%m/m) dissolvido em sistema de acetona e água (4:1). A pesquisa partiu da instalação de um equipamento de electrospinning e do estudo dos parâmetros que influenciam o processo e a formação de nanofibras através dessa tecnologia. Concentrações entre 1% e 15% dos óleos naturais das espécies Copaifera langsdorffii e Cymbopogon nardus com comprovadas propriedades cicatrizantes, analgésicas, antimicrobianas e de repelência a insetos foram misturadas a solução de acetato de celulose e estudou-se a influência desses compostos sobre o processo de eletrofiação e a estrutura das fibras confeccionadas. Com foco no óleo de copaíba verificou-se por cromatografia gasosa a sua presença nas nanofibras e foram feitos testes preliminares de viabilidade celular e biocompatibilidade in vitro. A intenção futura dessa pesquisa é a aplicação desse material na área da medicina regenerativa de tecidos, como curativos e scaffolds. O material foi caracterizado por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Condutividade das soluções e Cromatografia Gasosa (CG) / Abstract: The science of biomaterials and nanotechnology combine in the search of new alternatives to improve the physical, chemical, and mechanical properties of materials associated with the high surface area to volume ratio, and nanometer dimensions, that provide optimum performance with small amounts of the nano-material. This study aimed to produce biodegradable and biocompatible nanofibers from cellulose acetate at 10 (%w/w) dissolved in acetone and water system (4:1). The research started from the installation of electrospinning equipment and studying the parameters influencing the process and the formation of nanofibers through this technology. Concentrations between 1% and 15% of natural oils, such Copaifera langsdorffii and Cymbopogon nardus with proven wound healing, analgesics, antimicrobial and insect repellent properties were mixed with the solutions of cellulose acetate. The presence and the influence of these two oils on the electrospinning process and the structure of the fibers prepared were evaluated. The future intention of this work is to apply these nanofibers in the regenerative medicine field, as bandages and scaffolds. The material was characterized by Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Conductivity and Gas Chromatography (GC). Preliminary tests of cell viability in vitro were performed / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química