Submitted by ANA CAROLINA DE OLIVEIRA SOUZA null (carol.odonto@yahoo.com.br) on 2016-03-30T18:03:40Z No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO ANA CAROLINA SOUZA.pdf: 3241026 bytes, checksum: 2c360076e32b60dc4d62310a77a7e869 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-01T14:37:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_aco_dr_sjc.pdf: 3241026 bytes, checksum: 2c360076e32b60dc4d62310a77a7e869 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T14:37:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_aco_dr_sjc.pdf: 3241026 bytes, checksum: 2c360076e32b60dc4d62310a77a7e869 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de cimentos resinosos experimentais reforçados com fibras de nylon (N6) e de nylon com nanotubos de carbono de parede múltipla (N6+CNT). A hipótese testada foi de que a distribuição das fibras seria capaz de melhorar as propriedades mecânicas dos compósitos, resultando em um efetivo reforço dos cimentos resinosos. As fibras foram produzidas pela técnica da eletrofiação para caracterização e para a imersão na matriz resinosa e posterior obtenção das partículas, utilizadas em quatro diferentes frações de massa (2,5; 5,0; 10,0 e 20,0%). Também foi preparado um grupo controle, sem adição de partículas e um grupo matriz, onde as partículas sem nanofibras foram utilizadas. Foram realizados os testes de resistência à flexão, módulo de elasticidade, contração de polimerização, grau de conversão e espessura do cimento. Também foi realizada a caracterização das fibras obtidas. Os resultados mostraram que todos os grupos apresentaram espessura de cimentação aceitáveis de acordo com a norma ISO 4049. As fibras de N6+CNT apresentaram distribuição bimodal, com fibras de maior diâmetro em relação as fibras de N6. As partículas de todos os grupos mostraram-se irregulares, aglomeradas e com grande variação de tamanho, entretanto as fibras de N6 +CNT mantiveram-se mais alinhadas, o que pode ter levado aos maiores valores de resistência, de maneira que as menores concentrações (2,5 e 5,0%) parecem ser mais favoráveis. O acréscimo de partículas sem nanofibras foi capaz de aumentar a resistência dos cimentos resinosos devido a um significativo aumento do grau de conversão. Com relação aos valores do módulo de elasticidade, todos os grupos apresentaram valor de módulo estatisticamente maior, quando comparados com o grupo controle, porém não apresentaram diferenças entre si em relação ao tipo e concentração de partícula. Podemos concluir que com a utilização de cargas orgânicas de nylon associadas a nanotubos de carbono foi possível obter a melhoria das propriedades mecânicas dos cimentos resinosos. / The aim of this study was to evaluate the behavior of experimental resin cement reinforced with nylon fibers (N6) and nylon with multiwalled carbon nanotubes (CNT + N6). The hypothesis was that the distribution of fibers would be able to improve the mechanical properties, reinforcement the resin cements. The fibers were produced by electrospinning technique for characterization and for immersion of fibers in the resin matrix and obtainment of the particles used in four different mass fractions (2.5, 5.0, 10.0 and 20.0%). It was also prepared a control group without addition of particles and the matrix group, where the particles without nanofibers were used in different concentrations to eliminate the effect of pre-polymerized matrix. Were tested the flexural strength, elastic modulus, shrinkage, degree of conversion and thickness of the cement. It also were characterized the fiber obtained. The results showed that all groups had acceptable cement thickness in accordance with ISO 4049 and that the selected parameters for the electrospinning, the fibers showed no beads. The fibers with N6 + CNT had a bimodal distribution, with the larger diameter fibers than the N6 fiber. The particles of all groups were irregular, agglomerated and with great size variation, however the fibers N6 + CNT remained more aligned, which might explain the higher values of flexural strength and the lower concentrations (2.5 and 5.0%) appear to be more favorable. The particles without fibers was able to increase the resistance of the resin cement due to a significant increase in the degree of conversion. All groups showed statistically higher elastic modulus value than the control group, but did not differ among themselves with respect to the type and particle concentration. It is possible to conclude that the use of organic fillers with nylon and carbon nanotubes improved mechanical properties of the resin cements. / FAPESP: 2014/00668-4

Submitted by GABRIELA DE FÁTIMA SANTANA-MELO (gabrieladsantana@yahoo.com.br) on 2016-05-15T23:21:48Z No. of bitstreams: 1 Tese Gabriela F. Santana-Melo.pdf: 2618239 bytes, checksum: 2bf460d87225bef3f4ce02747616a638 (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 6 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 6 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. Se optar por disponibilizar o texto completo de seu trabalho imediatamente selecione no campo “Data para a disponibilização do texto completo” a opção “Não se aplica (texto completo)”. Isso fará com que seu trabalho seja disponibilizado na íntegra no Repositório Institucional UNESP. Por favor, corrija esta informação realizando uma nova submissão. Agradecemos a compreensão. on 2016-05-18T18:11:13Z (GMT) / Submitted by GABRIELA DE FÁTIMA SANTANA-MELO (gabrieladsantana@yahoo.com.br) on 2016-07-08T17:12:34Z No. of bitstreams: 1 Tese Gabriela F. Santana-Melo.pdf: 2618239 bytes, checksum: 2bf460d87225bef3f4ce02747616a638 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-11T14:52:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santanamelo_gf_dr_sjc.pdf: 2618239 bytes, checksum: 2bf460d87225bef3f4ce02747616a638 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T14:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santanamelo_gf_dr_sjc.pdf: 2618239 bytes, checksum: 2bf460d87225bef3f4ce02747616a638 (MD5) Previous issue date: 2016-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A necessidade da fabricação de novos biomateriais que possam, além de mimetizar o tecido ósseo, fornecer resistências mecânicas favoráveis próximas às do tecido ósseo natural têm despertado interesse de pesquisadores com o objetivo de melhorar a qualidade de vida de pessoas que sofreram algum tipo de lesão. Scaffolds de nanofibras poliméricas fabricados por eletrofiação apresentam características tridimensionais (3D) e poros interconectados que permitem a colonização de toda a superfície 3D por células com a consequente formação de tecidos. O scaffold de poli (butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) mostra-se um biomaterial promissor para regeneração óssea, porém tem sido pouco explorado até a data. Embora do uso da HA seja consagrado para uso biomédico, sua utilização em polímeros ainda é pouco estudada, principalmente em associação ao PBAT. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a efetividade in vitro de scaffolds poliméricos (PBAT) com incorporação de nanopartículas de HA (nHAp) em diferentes concentrações, produzidos por eletrofiação, por meio da bioatividade celular e expressão gênica de osteoblast-like MG63. Células (MG63) foram cultivadas sobre scaffolds de PBAT; PBAT/3%nHAp e PBAT/5% nHAp e sem a presença dos mesmos (controle) e avaliadas pelos testes qualitativo (MEV) e quantitativo de adesão e proliferação celular (1 e 7 dias e aos 1, 3, 7, 14 e 21 dias, respectivamente), citotoxicidade celular (1, 3 e 7 dias), corante vermelho de alizarina e formação de mineralização (14 dias) e análise da expressão de genes relacionados à osteogênese por qRT-PCR aos 7, 14 e 21 dias de cultura celular. Os dados foram analisados estatisticamente por variância (ANOVA) e Tukey (p<0,05). Os scaffolds de PBAT e PBAT/nHAp não apresentaram efeito citotóxico e sua arquitetura tridimensional influenciou positivamente na adesão e proliferaçãocelular, formação de matriz mineralizada bem como em alguns períodos na expressão dos genes ALP, Col I, Runx2, OC e OPN em relação ao grupo controle. O efeito osteocondutor e osteoindutor da nHAp promoveu melhor resposta celular nos scaffolds de PBAT/nHAp, independente da concentração. Esses resultados demonstram a efetividade in vitro dos scaffolds de PBAT e PBAT/nHAp, apresentando grande potencial para aplicação biomédica. / The need for the manufacture of new biomaterials that may, in addition to mimic to bone tissue, providing favorable mechanical strength close to natural bone have aroused the interest of researchers in order to improve the quality of life of people who have suffered some kind of injury. Scaffolds polymer nanofibers fabricated by electrospinning have three dimensional features (3D) and interconnected pores that allow the colonization of the entire 3D surface of cells with the consequent formation of tissue. Poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PABT) scaffold showed to be a promising biomaterial for bone regeneration, however, has been underexplored to date. Although the use of HA is consecrated to biomedical use, their use in polymers is not well known, especially in association with PBAT. The aim of this study was evaluating in vitro effectiveness of polymeric (PABT) scaffolds with incorporated HA (nHAp) nanoparticles, obtained by electrospinning, through cellular bioactivity and osteoblast-like MG63 gene expression. MG63 cells were grown on PABT; PABT/3%nHAp and PABT/5%nHAp scaffolds and without their presence (control), and evaluated by qualitative (MEV) and quantitative tests of cell adhesion and proliferation (1 and 7 days and at 1, 3, 7, 14 and 21 days, respectively), cell cytotoxicity (1, 3 and 7 days), alizarin red dye and mineralization formation (14 days) and expression of genes related to osteogenesis by qRT-PCR to 7, 14 and 21 days of cell culture. Data were statistically analyzed by variance (ANOVA) and Tukey test (p<0.05). The PBAT and PBAT/nHAp scaffolds showed no cytotoxic effect and its three-dimensional architecture influenced positively in the cell adhesion and proliferation, mineralized matrix formation as well as in some periods the expression of genes ALP, Col I, Runx2, OC and OPN in relation the control group. The osteoconductive and osteoinductive effect of nHAp promoted better cellular response in scaffolds of PABT/nHAp independent of concentration. These results demonstrate the in vitro effectiveness of PABT and PABT/nHAp scaffolds, presenting great potential for biomedical application.

Evidence shows there is no ideal membrane, i.e., biocompatible, biodegradable, with adequate mechanical and physical properties that enable reorganization of periodontal tissues. Eletrospinning technique has demonstrated good processing results on scaffolds made from polymers. Nanofibrous formed by this technique have characteristics that resemble the extracellular matrix. The aim of this study was to evaluate the biocompatibility of nanofibrous polydioxanone scaffolds (PDS II®) containing metronidazole or ciprofloxacin in subcutaneous implantation model in rats Wistar. PDS II® is biocompatible polyester having various applications in the medical field. Our conceptual hypothesis considers that scaffolds with antimicrobials have similar inflammatory behavior when compared to PDS positive control. Sixty adult male rats were randomized into 6 groups: negative control (SHAM) animals with incision and surgical pocket, without scaffold; positive control (PDS) animals with PDS scaffolds; 1MET animals with one PDS scaffold containing 25%wt metronidazole; 2MET animals with two PDS scaffolds containing 25%wt metronidazole, 1CIP animals with PDS scaffolds containing 25%wt ciprofloxacin; 2CIP animals with two PDS scaffolds containing 25%wt ciprofloxacin. Animals were euthanized at 3 days (n=30) and 30 days (n=30), corresponding to initial and late inflammatory responses, respectively. Outcomes measures were the degradation of collagen fibers (Picrosirius Red and Masson´s trichrome), activity of cellular enzyme (Myeloperoxidase activity and N-acetyl-β-D-glucosaminidase activity) and local oxidative profile (reactive oxygen species, lipid peroxidation, protein carbonyl, vitamin C, catalase and reduced glutathione). Dara were analyzed statistically (p<0.05) by two-way ANOVA (treatment and time). Collectively, results show that antibiotics scaffolds have a lower inflammatory response compared to PDS group. Among the nanofibers with antibiotics, the group showed better early and late inflammatory response was 2CIP. The findings of this research suggest the potential study of these scaffolds with metronidazole and ciprofloxacin in regenerative models, able to confirm the effectiveness of these artificial matrices for periodontal regeneration. / Evidências mostram que não há membranas ideais, ou seja, biocompatíveis, biodegradáveis, com propriedades mecânicas e físicas adequadas que permitam a reestruturação dos tecidos periodontais. A técnica do eletrospinning tem demonstrado bons resultados no processamento de scaffolds confeccionados a partir de polímeros. As nanofibras formadas por esta técnica possuem características que se assemelham a matriz extracelular. O objetivo do presente estudo foi avaliar a biocompatibilidade de scaffolds nanofibrosos de polidioxonona (PDS II®) contendo metronidazol ou ciprofloxacina em modelo de implantação subcutânea em ratos Wistar. A PDS II® é um poliéster biocompatível com diversas aplicações na área médica. Nossa hipótese conceitual considerou que scaffolds com antimicrobianos teriam semelhante comportamento inflamatório quando comparados ao controle positivo PDS. Sessenta ratos machos adultos foram randomizados em seis grupos: controle negativo (SHAM) - animais com incisão e loja cirúrgica, ausentes de scaffolds; controle positivo (PDS) - animais com scaffolds de PDS, 1 scaffold PDS com 25%wt de metronidazol (1MET), 2 scaffolds PDS com 25%wt de metronidazol (2MET), 1 scaffold PDS com 25%wt de ciprofloxacina (1CIP), 2 scaffolds com 25%wt de ciprofloxacina (2CIP). Os animais foram eutanasiados em 3 (n=30) e 30 dias (n=30), correspondendo a resposta inflamatória inicial e tardia, respectivamente. Os desfechos avaliados foram degradação de fibras colágenas (Picrosírius Red e Tricrômico de Masson), atividade de enzimáticas celulares (mieloperoxidase e N-Acetil β-D-Glicosaminidase) e perfil oxidativo local [espécies reativas de oxigênio (ROS), peroxidação lipídica (LP), proteína carbolinada (PC), catalase (CAT), vitamina C (VIT.C) e glutationa reduzida (GSH)]. Os dados foram analisados estatisticamente (p<0,05) através do teste Two-way ANOVA (tratamento e tempo). Coletivamente, os resultados mostram que scaffolds com antibióticos possuem menor resposta inflamatória se comparado ao grupo PDS. Entre as nanofibras com antibióticos, o grupo que apresentou melhor resposta inflamatória inicial e tardia foi 2 CIP. Os achados desta pesquisa sugerem o potencial estudo destes scaffolds com metronidazol e ciprofloxacina em modelos regenerativos, capazes de confirmar a efetividade dessas matrizes artificiais para a regeneração periodontal.

O objetivo do presente estudo foi agregar valor a fibras de sisal, a dois dos componentes principais de fibras lignocelulósicas (celulose e lignina) e a PET reciclado, via produção de materiais com elevado valor agregado. Neste contexto, foram investigadas condições que levassem a mats constituídos por nanofibras/fibras ultrafinas, alinhadas (coletor rotativo) e não alinhadas (coletor estático), a partir da eletrofiação de soluções contendo essas matérias-primas, combinadas ou não [PET/sisal, PET/celulose e/ou lignina, PET/CNC (combinado ou não com OM)], em TFA. Parâmetros de solução, como razão PET/componente da biomassa e tempo de dissolução, foram diversificados, assim como parâmetros de processo (taxa de vazão da solução e velocidade de rotação do coletor utilizado, por exemplo). Os resultados de DMA indicaram a influência positiva do alinhamento das fibras nos superiores valores de E\' [tanto para os mats de PET/sisal, quanto para os mats de PET/celulose e/ou lignina e PET/CNC (combinado ou não com OM)] e também foi possível observar que não houve uma influência significativa desse alinhamento na Tg do PET nestes materiais. Como exemplo, o valor de E\' (a 30 &deg;C) para o mat de fibras alinhadas, com razão de sisal/PET = 0,40 (S/PET0,40 &#8211; A dir), caracterizado na direção preferencial de alinhamento das fibras, foi superior (765,0 MPa), em comparação ao valor apresentado pelo mat de fibras orientadas aleatoriamente, de composição correspondente, S/PET0,40 (E&rsquo; = 358,0 &plusmn; 1,5 MPa). A molhabilidade dos mats foi intrinsicamente dependente da razão fibra de sisal/PET e variou de altamente hidrofóbico (PETref, ACA de 134&deg;), a super hidrofílico (S/PET0,40, ACA de 0&deg;). Observou-se que, as principais influências da presença de lignina foram na morfologia achatada das fibras e no aumento do alongamento na ruptura dos materiais, de aproximadamente 90%, comparativamente a PETref. A presença da celulose resultou principalmente em um elevado diâmetro médio das fibras (valores de até 365,9 &plusmn; 139,7 nm) e módulo de Young dos materiais (com valores de até 360,4 &plusmn; 41,5 MPa), comparativamente ao apresentado pelos mats contendo PET e este polímero combinado com lignina. Os resultados mostraram que os CNCs exerceram uma ação efetiva como agentes de reforço, principalmente nos mats constituídos por fibras orientadas aleatoriamente de PET, considerando as propriedades mecânicas apresentadas por esses materiais (como resistência à ruptura de 4,6 &plusmn; 0,5 MPa), em comparação ao mat PETref (resistência à ruptura = 1,8 &plusmn; 0,2 MPa). O OM atuou como agente compatibilizante entre o PET reciclado e os CNCs, principalmente com relação ao superior valor de módulo de Young de PET/OM/CNC (354,2 &plusmn; 46,1 MPa), em comparação ao valor apresentado por PET/CNC (19,9 &plusmn; 3,9 MPa). Assim, os objetivos do presente trabalho foram atingidos com a preparação via eletrofiação, até onde se tem conhecimento, pela primeira vez, de mats de fibras alinhadas e não alinhadas baseadas em biomassa lignocelulósica nativa e dois de seus principais constituintes (celulose e lignina). Os materiais preparados apresentam uma vasta gama de possíveis aplicações, como sistemas de filtração de ar, por exemplo. / The aim of the present investigation was to add value to sisal fibers, to two of the major components of lignocellulosic fibers (cellulose and lignin) and recycled PET via preparation of materials with high added value. In this context, conditions that lead to mats of nanofibers and ultrathin fibers were investigated, aligned (rotating drum collector) and nonaligned (stationary collector), via electrospinning of solutions containing these raw materials, combined or not {PET/sisal fiber, PET/cellulose and/or lignin, PET/CNC [combined or not with castor oil (CO)]} in TFA. Solution parameters such as the ratio of PET/biomass component and dissolution times were diverse, as well as process parameters (e.g. solution flow rate and rotational speed of the collector). The DMA results indicated the positive influence of fiber alignment on the higher storage modulus &#8211; E&rsquo; [for mats of PET/sisal, PET/cellulose and/or lignin and PET/CNC (combined or not with CO)] and it was also possible to observe no significant influence of fiber alignment on the Tg of PET for these mats. The value of E&rsquo; (at 30 &deg;C) for the aligned fibers mat with sisal/PET ratio = 0.40 (S/PET0.40 - A dir), characterized in the preferred direction of fiber alignment, was higher (765.0 MPa) when compared to the value presented by the randomly oriented fibers mat of the corresponding composition, S/PET0.40 (E&rsquo; = 358.0 &plusmn; 1.5 MPa). The wettability of the mats was intrinsically dependent on the sisal/PET fiber ratio and ranged from highly hydrophobic (PETref, ACA of 134°) to super hydrophilic (S/PET0.40, ACA of 0°). It was observed that the main influences of the presence of lignin was on the flat fibers morphology and on the increase of the elongation-at-break of the materials of approximately 90% compared to PETref. The presence of cellulose resulted mainly in a high average fiber diameter (values up to 365.9 &plusmn; 139.7 nm) and elastic modulus of the materials (values up to 360.4 &plusmn; 41.5 MPa) compared to the ones presented by mats containing PET and by this polymer combined with lignin. The results showed that the CNCs were efficient as reinforcing agents, especially in the mats composed of randomly oriented fibers of PET, considering the mechanical properties presented by these materials (such as ultimate tensile strength of 4.6 &plusmn; 0.5 MPa) compared to PETref mat (ultimate tensile strength = 1.8 &plusmn; 0.2 MPa). CO acted as a compatibilizing agent between recycled PET and CNCs, mainly regarding the superior elastic modulus value of PET/OM/CNC (354.2 &plusmn; 46.1 MPa) compared to PET/CNC mat (19.9 &plusmn; 3.9 MPa). Therefore, the goals of the present study were reached for the first time with the preparation of aligned and nonaligned fiber mats based on native lignocellulosic biomass and two of its main constituents (cellulose and lignin), to the best of our knowledge. The prepared materials have a wide range of possible applications, such as air filtration systems, for example.

O presente trabalho teve como principal objetivo a produção por eletrofiação de nãotecidos compostos por fibras ultrafinas à base de policaprolactona (PCL) e cloreto de N-(2-hidroxil)-propil-3-trimetilamônio quitosana (QCh) potencialmente aplicáveis no tratamento de lesões de pele. Para tal, QCh foi sintetizado pela reação entre cloreto de glicidiltrimetilamônio (CGTMA) e quitosana em meio ácido sob irradiação de micro-ondas. Tanto a quitosana de partida como os derivados obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H), viscosimetria capilar, solubilidade em função do pH, análise termogravimétrica e difração de raios-X. Planejamento fatorial 23 com ponto central e metodologia de superfície de resposta foram aplicados para avaliar o efeito dos parâmetros reacionais razão molar CGTMA/Q, temperatura e tempo reacionais sobre o grau médio de quaternização (GQ-), viscosidade intrínseca e sobre o rendimento reacional. Os resultados mostraram que a razão molar CGTMA/Q foi o fator que mais influenciou as variáveis resposta avaliadas e que a síntese realizada em reator micro-ondas possibilitou a produção de QCh com elevado grau médio de quaternização (GQ-&gt; 70%) em tempo expressivamente inferior (&le;30 min.) quando comparado à reação empregando aquecimento convencional (&gt; 4 h). Na etapa subsequente, QCh com diferentes características estruturais (grau médio de quaternização (GQ-) e grau médio de polimerização (GPv-), a saber QCh1 (GQ-= 47,3 %; GPv- = 2218) e QCh2 (GQ-= 71,1 %; GPv- = 1427, foram dissolvidos em diferentes proporções mássicas com poli(&epsilon;-caprolactona) (PCL/QCh: 100/0 - 70/30) em solução ácido acético/ácido fórmico 60/40 (v/v) e eletrofiados. Os nãotecidos obtidos foram caracterizados quanto ao diâmetro médio e grau de orientação das fibras, porosidade e espessura, caráter hidrofílico/hidrofóbico das superfícies, capacidade de absorção de água, transmissão de vapor de água, além de cristalinidade e propriedades térmicas e mecânicas. Experimentos in vitro também foram realizados para avaliar a suscetibilidade à degradação enzimática, citotoxicidade em relação às linhagens de células de fibroblastos dérmicos humanos neonatais (HDFn) e queratinócitos humanos (HaCaT) e adesão dessas células na superfície dos nãotecidos. Os resultados dessa etapa revelaram que de acordo com as características estruturais do QCh e com a quantidade desse derivado na blenda PCL/QCh, os nãotecidos obtidos apresentaram fibras com diferentes diâmetros médio (175 nm - 415 nm) e graus de orientação, além de exibirem diferentes porosidade (57,0 % - 81,6 %) e capacidade de hidratação (175 % - 425 %). Os ensaios de tração revelaram que os nãotecidos apresentaram equilíbrio entre capacidade de alongação e tensão na ruptura nos estados seco e após hidratação, sendo que altos valores de tensão na ruptura (&gt; 4 MPa) e alongação (&gt; 120 %) foram observados nos nãotecidos PCL/QCh 90/10. A cristalinidade e a estabilidade térmica dos nãotecidos PCL/QCh foram progressivamente reduzidas com o aumento da concentração de QCh. Os nãotecidos não foram suscetíveis à degradação por lisozima e os ensaios de citotoxidade in vitro mostraram que todos os materiais, exceto PCL/QCh2 70/30, não apresentaram caráter citotóxico em relação às linhagens de células de fibroblastos (HDFn) e queratinócitos humanos (HaCaT). A presença de QCh conferiu caráter hidrofílico à superfície dos nãotecidos favorecendo a adesão e a proliferação dessas células, o que não ocorreu no nãotecido composto somente por PCL. A análise global dos resultados indicou que os nãotecidos PCL/QCh1 90/10 e PCL/QCh2 90/10 foram os que apresentaram características mais promissoras para serem utilizados como curativos, visto que possuem caráter hidrofílico, elevada capacidade de hidratação, estabilidade em meio aquoso, resistência mecânica tanto secos como hidratados, além de não apresentarem caráter citotóxico e favorecerem a adesão e proliferação de fibroblastos e queratinócitos. / The main purpose of this work was the development of electrospun nonwovens composed by ultrathin fibers based on polycaprolactone (PCL) and N-(2-hydroxy)-propyl-3-trimethylammonium chitosan chloride (QCh) potentially useful as wound dressings. QCh was synthesized by reacting glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) and chitosan (Ch) in acid medium under microwave irradiation. The parent chitosan, as well as the resulting derivatives, were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) and 1H NMR spectroscopy, capillary viscometry, thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction and with respect to water-solubility as a function of pH. Full-factorial 23 central composite design and response surface methodology (RSM) were applied to evaluate the effects of molar ratio GTMAC/Ch, reaction time and temperature on the reaction yield, average degree of quaternization (DQ-) and intrinsic viscosity ([&eta;]) of QCh. Results showed that the molar ratio GTMAC/Ch was the most important factor affecting the response variables and that microwave-assisted synthesis allowed the production of highly substituted QCh ((DQ- &gt; 70%)) at a significantly shorter time (&le; 30 min.) as compared to conventional reaction procedures (&gt; 4 h). Following, two samples of QCh possessing different characteristics, i.e. average degree of quaternization (DQ-) and viscosity average degree of polymerization (DPv-), namely QCh1 ( DQ- = 47.3 %; DPv- = 2218) and QCh2 (DQ-= 71.1 %; DPv- = 1427), were synthesized, blended with PCL in acetic acid/formic acid (60/40 v/v) and electrospun into fibrous nonwovens. The PCL/QCh nonwovens were characterized in terms of morphology, surface properties, water absorption capacity, moisture permeation, thermal and tensile properties. In vitro experiments were carried out to evaluate the susceptibility of PCL/QCh nonwovens to enzymatic degradation, cytotoxicity toward neonatal human dermal fibroblasts (HDFn) and human keratinocytes (HaCaT), and adhesion of these cells on nonwoven\'s surface. According to the characteristics of QCh derivative, mainly DQ- and (DPv) ?, and to the QCh content on the resulting PCL/QCh nonwoven, the nanofibers displayed different average diameter (175 nm - 415 nm), and the nonwovens exhibited variable porosity (57.0 % - 81.6 %) and swelling capacity (175 % - 425 %). The tensile tests revealed that the nonwovens present a balance between elasticity and strength under both, dry and hydrated state, the higher tensile strength (&gt; 4 MPa) and elongation (&gt; 120 %) being observed for PCL/QCh 90/10 nonwovens. The crystallinity and thermal stability of PCL/QCh nonwoven decreased with increasing QCh content. The PCL/QCh nonwovens were not susceptible to lysozyme degradation and all PCL/QCh nonwovens, except PCL/QCh2 70/30, were non-cytotoxic toward fibroblasts (HDFn) and keratinocyte (HaCaT). The presence of QCh conferred a hydrophilic character to the surface of the nonwoven, favoring HDFn and HaCaT cells adhesion and spreading, which did not occur in the nonwoven composed only by PCL. Taking into account the whole set of results, it is concluded that the PCL/QCh1 90/10 and PCL/QCh2 90/10 nonwovens showed the most promising characteristics to be used as wound dressings, since they have hydrophilic character, high hydration capacity, stability in aqueous medium, mechanical resistance, in dry and hydrated states, besides they were non-cytotoxic and favored the adhesion and proliferation of fibroblasts and keratinocytes.

Uma potencial alternativa para o transplante de tecidos é a engenharia de tecidos. Células-tronco mesenquimais e scaffolds eletrofiados são comumente utilizados nesta área devido à capacidade multipotente de diferenciação destas células e à rede de poros interconectados destas estruturas fibrosas. Além disso, bioreatores de perfusão podem ser utilizados para melhorar o transporte de nutrientes e reduzir o acúmulo de metabolitos tóxicos. Neste contexto, uma maneira de estudar e otimizar o sistema de cultivo é utilizar técnicas de modelagem para descrever interações ou processos individuais envolvidos no crescimento celular. Deste modo, o objetivo geral deste estudo é realizar o cultivo de células-tronco mesenquimais da polpa de dente decíduo (DPSCs) utilizando scaffolds tridimensionais eletrofiados de policaprolactona (PCL), biorreatores e técnicas de modelagem. Inicialmente foram testadas diferentes misturas de solventes (clorofórmio e metanol), a fim de produzir scaffolds com poros adequados ao cultivo tridimensional. Os diâmetros de fibra e de poro foram determinados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O crescimento e o metabolismo das células foram avaliados através da determinação da atividade metabólica e das concentrações de glicose e lactato do meio de cultivo, e a infiltração celular foi observada com a marcação do núcleo celular. Depois de estabelecidos os parâmetros de eletrofiação, o efeito da perfusão direta no desprendimento de DPSCs de scaffolds eletrofiados de PCL foi estudado. A atividade metabólica das células foi determinada para diferentes tempos de adesão, vazões e densidades de semeadura, e a tensão de cisalhamento na parede do poro foi calculada para cada vazão. A morfologia das células foi avaliada através de imagens de microscopia confocal e MEV. Paralelamente, foram realizadas simulações utilizando o software OpenFOAM para estudar como os parâmetros e variáveis de entrada (concentração inicial de glicose, porosidade e espessura do scaffold) afetam as saídas (fração volumétrica de células e concentração de substrato) de um modelo de proliferação celular que considera a difusão e o consumo de glicose. As contribuições do teor de oxigêno na cinética de crescimento de Contois e da variação da porosidade com o tempo devido à degradação do polímero também foram avaliadas. Inicialmente, foi observado que apenas um tamanho de poro maior que o diâmetro da célula permitiu a infiltração das células no scaffold. Então, observou-se que o aumento do tempo de adesão acarretou em maior espalhamento das células e, assim como a diminuição da densidade de semeadura e da tensão de cisalhamento, resultou em uma redução do desprendimento das células sob perfusão. Quanto ao modelo fenomenológico, observou-se maior sensibilidade à concentração inicial de glicose e à porosidade do scaffold, e aos parâmetros adimensionais relacionados à proliferação e morte celular e ao consumo de nutrientes. Além disso, o número inicial de células apresentou maior impacto no transporte de massa do que no crescimento celular. Neste estudo, foi possível obter scaffolds eletrofiados e conduções de cultivo dinâmico adequadas ao cultivo tridimensional de DPSCs, e elucidar os efeitos da limitação do transporte de massa e do oxigênio no crescimento celular, e da degradação do polímero no transporte de massa. / A potential alternative to tissue transplant is tissue engineering. Mesenchymal stem cells and electrospun scaffolds are commonly used in this field due to the multipotent differentiation capacity of these cells and the interconnected pore network of these fibrous structures. In addition, perfusion bioreactors can be used to enhance nutrient transport and reduce the accumulation of toxic metabolites. In this context, one way to study and optimize the culture system is to use modeling techniques to describe interactions or individual processes involved in cell growth. Thus, the objective of this study is to perform the three-dimensional culture of mesenchymal stem cells of dental pulp (DPSCs) using electrospun polycaprolactone (PCL) scaffolds, bioreactors and modeling techniques. Initially, different solvent mixtures (chloroform and methanol) were tested to produce scaffolds with pores suitable to three-dimensional culture. Fiber and pore diameter was determined using a scanning electron microscope. Cell growth and metabolism were evaluated through the metabolic activity and the culture medium concentration of glucose and lactate, and the cell infiltration was observed with cell nuclei staining. After the establishment of the elesctrospinning parameters, the effect of direct perfusion on DPSCs detachment from PCL electrospun scaffolds was investigated. The metabolic activity of the cells was determined for different adhesion times, flow rates and seeding densities and the pore wall shear stress was calculated for each flow rate. The cell morphology was evaluated through scanning electron and confocal microscopy imaging. In parallel, simulations with the software OpenFOAM were performed to study how parameters and inputs (initial glucose concentration, porosity and thickness of the scaffold) affect the outputs (cell volume fraction and substrate concentration) of a model of cell proliferation and glucose diffusion and consumption. The contribution of the oxygen in the Contois growth kinetics and the porosity variation with time due to polymer degradation was also evaluated. Initially, it was observed that only a pore size higher than the cell diameter allowed the infiltration of the cells through the scaffold. Then, it was observed that a higher adhesion time leaded to higher cell spreading in static conditions and, similar to smaller seeding densities and shear stresses, reduced cell detachment under perfusion. Regarding the phenomenological model, it was observed that the model is more responsive to the initial glucose concentration and scaffold porosity, and to the dimensionless parameters related to cell proliferation, death and nutrient uptake. Furthermore, the initial cell number had a more significant impact on mass transport than on cell growth. In this study, it was possible to obtain an electrospun scaffold and dynamic culture conditions suitable for the three-dimensional culture of DPSCs, and to elucidate the effects of transport limitations and of oxygen on cell growth, and of polymer degradation on mass transport were elucidated.

A perda ou falha de um órgão ou tecido é um dos problemas mais severos da saúde humana. A engenharia de tecidos, definida como o cultivo e adesão de células humanas in vitro em um scaffold ou arcabouço, surge como uma alternativa viável para reposição de órgãos e tecidos. Estas células proliferam, migram e se diferenciam num tecido específico enquanto produzem os componentes de matriz extracelular (ECM) necessários para criar este tecido. A obtenção de scaffolds fibrosos a partir da blenda polimérica de Poli (Ácido Láctico-co-Glicólico) (PLGA) e Poliisopreno (PI) é proposta como uma alternativa à engenharia de tecidos moles. Este material foi processado como estrutura fibrosa por meio de métodos de gotejamento (FD) e electrospinning (FS). Caracterização físico-química foi aplicada à blenda e às fibras geradas. Também foi averiguada a viabilidade das fibras em culturas de mioblastos murinos, fibroblastos dérmicos humanos, condrócitos bovinos e hepatocarcinomas. Nota-se que o processo de obtenção da blenda não apresentou alterações na estrutura química dos polímeros, sendo apontada também a imiscibilidade entre eles. A ductilidade do material foi apontada como efeito da presença de PI na blenda, embora esta composição apresente similar molhabilidade entre a mistura e os polímeros puros. As fibras geradas por electrospinning geraram um scaffold com menor porosidade do que as fibras obtidas por gotejamento, mesmo apresentando um diâmetro menor e uma orientação paralela entre fibras. As fibras obtidas por gotejamento apresentaram fibras emaranhadas de maior diâmetro, mas maior tammanho de poros, gerando scaffolds de maior porosidade. As propriedades mecânicas de ambos scaffolds indicam sua aplicação enquanto substitutos de tecidos moles. Ensaios de viabilidade celular condenaram o uso das fibras FS, uma vez que estas apresentaram solvente residual no interior da fibra, causando indesejada lise celular. As fibras FD apresentaram resultados de adesão e proliferação adequados para mioblastos, fibroblastos e condrócitos, porém os resultados foram considerados impróprios para hepatócitos. / The lost or failure of an organ or tissue is one of the most severe problems in human health. Tissue engineering, defined as the seeding and adhesion of human cells in vitro over a scaffold, arises as an viable alternative for reproduction of organs and tissues. These cells proliferate, migrate and differentiate into a specific tissue while producing extracellular matrix components. The obtaining of fibrous scaffolds from a polymeric blend of Poly (Lactic-co-Glycolic Acid) (PLGA) and Polyisoprene (PI) is proposed as an alternative to soft tissue engineering. This material was processed as a fibrous structure through dripping (FD) and electrospinning (FS) methods. Physical-chemical characterization was applied to the blend and to the generated fibres. Fibres viability was also observed for murine myoblasts, human dermal fibroblasts, bovine chondrocytes and hepatocellular carcinoma cultures. It was noticed that the blending process didn't have any influence over polymer's chemical structure, being observed the immiscibility between the raw materials. Blend's ductile behaviour was pointed out as an effect of PI presence, although this mixture presents similar wettability to the one presented by these raw polymers. Fibres obtained by electrospinnig generated a scaffold with smaller porosity, even presenting fibres with smaller diameter and a parallel organized topography. The fibres obtained by dripping presented a tangled structure of thicker fibres, but assembling a scaffold with higher porosity and inner space. Mechanical properties of both scaffolds indicate their applicability as soft tissue substitutes. Cell viability assays condemn the use of FS fibres, seen that they present residual solvent trapped into the fibre, causing undesirable cell lysis. On the other hand, FD fibres presented positive adhesion and proliferation results for myoblasts, fibroblasts and chondrocytes cell lines, however the results were consider inappropriate for hepatocytes.

De nos jours, les produits chimiques toxiques industriels ne sont pas toujours traités proprement, et leurs contaminants peuvent directement affecter la sécurité de l'eau potable. La photocatalyse, «une technologie verte» est une approche efficace et économique qui joue un rôle important dans la conversion de l'énergie solaire et la dégradation des polluants organiques. Ce manuscrit de thèse rapporte sur le développement des matériaux avancés (basés sur TiO2 et ZnO) susceptibles d'exploiter l'énergie solaire renouvelable pour résoudre les problèmes de pollution environnementale. Une partie de ce travail a été consacrée pour l’amélioration de l’activité photocatalytique du TiO2 sous lumière UV et visible. Par conséquent, les nanofibres composites de rGO/TiO2, BN/TiO2 et BN-Ag/TiO2 ont été élaborées en utilisant la technique d'électrofilage (electrospinning). La deuxième partie porte sur le ZnO, ainsi que les nanotubes multi co-centriques de ZnO/ZnAl2O4 et les nanotubes de ZnO dopés Al2O3 qui ont été synthétisés en combinant les deux techniques : dépôt de couche atomique (ALD) et electrospinning. Les propriétés morphologiques, structurelles et optiques de toutes les nanostructures synthétisées ont été étudiées par différentes techniques de caractérisations. Les résultats ont montré que les propriétés chimiques et physiques ont un effet très important sur les propriétés photocatalytiques des matériaux synthétisés. En outre, il a été constaté que l'effet de dopage conduit à une séparation de charge efficace dans le photocatalyseur, ce qui rend l’activité photocatalytique plus efficace. De plus, le méthyle orange et le bleu de méthylène ont été utilisés comme modèle de référence. Une amélioration significative et une stabilité à long terme de l’activité photocatalytique ont été observées avec les matériaux dopés comparés aux matériaux non-dopés sous lumière UV et visible. Des tests antibactériens contre Escherichia coli ont été également effectués; les résultats indiquent que BN-Ag/TiO2 présente à la fois des propriétés photocatalytiques intéressantes pour la dégradation des composés organiques et pour l'élimination des bactéries. / Nowadays, industrial toxic chemicals are still not properly treated and these contaminants may directly impact the safety of drinking water. Photocatalysis “a green technology” is an effective and economical approach and plays an important role in solar energy conversion and degradation of organic pollutants. This thesis manuscript reports on developing advanced materials (based on TiO2 and ZnO) being capable of exploiting renewable solar energy for solving the environmental pollution problems. A part of this work was dedicated to improve the UV and visible light TiO2 photoresponse. Therefore, rGO/TiO2, BN/TiO2 and BN-Ag/TiO2 composties nanofibers were successfully elaborated using the electrospinning technique. The second part focused on ZnO. Novel structures of ZnO/ZnAl2O4 multi co-centric nanotubes and Al2O3 doped ZnO nanotubes were designed by combining the two techniques of atomic layer deposition (ALD) and electrospinning. The morphological, structural and optical properties of all synthesized nanostructures were investigated by several characterization techniques. The results show that the chemical and physical properties have a high impact on the photocatalytic properties of the synthesized materials. Moreover, it was found that the doping effect lead to a more efficient charge separation in the photocatalyst, which is an advantage for photocatalytic activities. In addition, methyl orange and methylene blue were used as model reference. A significant enhancement and a long-term stability in the photocatalytic activity were observed with the doped materials compared to the non-doped ones under both UV and visible light. Antibacterial tests against Escherichia coli have also been performed; the results indicate that BN-Ag/TiO2 present interesting photocatalytic properties for both organic compound degradation and bacterial removal.

Philosophiae Doctor - PhD / In this work we primarily set out to investigate the technique of Aqueous Chemical Growth as a means of producing WO3 thin films that find applications in gas sensing and electrochromism. For the first time we demonstrated in this work, the heterogenous nucleation and growth of WO3 thin films on plain glass substrates and F-doped SnO2-glass substrates. This was achieved without the use of surfactants and template directing methods, using as a precursor solution Peroxotungstic Acid generated from the action of 30% H2O2 on pure W powder. The substrates used needed no surface-modification. On the plain glass substrates (soda lime silicates) a variety of micronanostructures could be observed prime of which were nanoplatelets that acted as a basic building block for the self-assembly of more hierarchical 3-d microspheres and thin films. On FTO a wide variety of micro-/nanostructures were observed dominant amongst which were urchin-like microspheres. The dominant crystallographic structure observed (through X-ray diffraction analysis, SAED, HRTEM) for the WO3 thin films on both substrate types post-annealing at 500 ˚C for a period of 1 - 2 h, was hexagonal-WO3. Next was monoclinic WO3. On rarer occasions the formation of triclinic and cubic WO3 was observed. The thin films produced showed a fairly high degree of porosity and had thicknesses in the range of 900 nm - 3.5 μm. I-V characterisation measurements using a 4-point collinear probe Keithley source alongside photoluminescence was used to establish the insulating nature of some of the films as well as their sub-stoichiometric nature. X-ray Photoelectron Spectroscopy was used to confirm the substoichiometric nature of some of the films.

A perda ou falha de um órgão ou tecido é um dos problemas mais severos da saúde humana. A engenharia de tecidos, definida como o cultivo e adesão de células humanas in vitro em um scaffold ou arcabouço, surge como uma alternativa viável para reposição de órgãos e tecidos. Estas células proliferam, migram e se diferenciam num tecido específico enquanto produzem os componentes de matriz extracelular (ECM) necessários para criar este tecido. A obtenção de scaffolds fibrosos a partir da blenda polimérica de Poli (Ácido Láctico-co-Glicólico) (PLGA) e Poliisopreno (PI) é proposta como uma alternativa à engenharia de tecidos moles. Este material foi processado como estrutura fibrosa por meio de métodos de gotejamento (FD) e electrospinning (FS). Caracterização físico-química foi aplicada à blenda e às fibras geradas. Também foi averiguada a viabilidade das fibras em culturas de mioblastos murinos, fibroblastos dérmicos humanos, condrócitos bovinos e hepatocarcinomas. Nota-se que o processo de obtenção da blenda não apresentou alterações na estrutura química dos polímeros, sendo apontada também a imiscibilidade entre eles. A ductilidade do material foi apontada como efeito da presença de PI na blenda, embora esta composição apresente similar molhabilidade entre a mistura e os polímeros puros. As fibras geradas por electrospinning geraram um scaffold com menor porosidade do que as fibras obtidas por gotejamento, mesmo apresentando um diâmetro menor e uma orientação paralela entre fibras. As fibras obtidas por gotejamento apresentaram fibras emaranhadas de maior diâmetro, mas maior tammanho de poros, gerando scaffolds de maior porosidade. As propriedades mecânicas de ambos scaffolds indicam sua aplicação enquanto substitutos de tecidos moles. Ensaios de viabilidade celular condenaram o uso das fibras FS, uma vez que estas apresentaram solvente residual no interior da fibra, causando indesejada lise celular. As fibras FD apresentaram resultados de adesão e proliferação adequados para mioblastos, fibroblastos e condrócitos, porém os resultados foram considerados impróprios para hepatócitos. / The lost or failure of an organ or tissue is one of the most severe problems in human health. Tissue engineering, defined as the seeding and adhesion of human cells in vitro over a scaffold, arises as an viable alternative for reproduction of organs and tissues. These cells proliferate, migrate and differentiate into a specific tissue while producing extracellular matrix components. The obtaining of fibrous scaffolds from a polymeric blend of Poly (Lactic-co-Glycolic Acid) (PLGA) and Polyisoprene (PI) is proposed as an alternative to soft tissue engineering. This material was processed as a fibrous structure through dripping (FD) and electrospinning (FS) methods. Physical-chemical characterization was applied to the blend and to the generated fibres. Fibres viability was also observed for murine myoblasts, human dermal fibroblasts, bovine chondrocytes and hepatocellular carcinoma cultures. It was noticed that the blending process didn't have any influence over polymer's chemical structure, being observed the immiscibility between the raw materials. Blend's ductile behaviour was pointed out as an effect of PI presence, although this mixture presents similar wettability to the one presented by these raw polymers. Fibres obtained by electrospinnig generated a scaffold with smaller porosity, even presenting fibres with smaller diameter and a parallel organized topography. The fibres obtained by dripping presented a tangled structure of thicker fibres, but assembling a scaffold with higher porosity and inner space. Mechanical properties of both scaffolds indicate their applicability as soft tissue substitutes. Cell viability assays condemn the use of FS fibres, seen that they present residual solvent trapped into the fibre, causing undesirable cell lysis. On the other hand, FD fibres presented positive adhesion and proliferation results for myoblasts, fibroblasts and chondrocytes cell lines, however the results were consider inappropriate for hepatocytes.