O uso de materiais de revestimento na agricultura se constitui em uma das mais importantes aplicações de polímeros, principalmente, no encapsulamento da ureia. Devido a seu elevado conteúdo de nitrogênio entre 44 a 46 % em massa, a ureia leva muita vantagem na adubação nitrogenada. A escolha recaiu sobre um sistema polimérico acrilato incorporando vinhaça, melaço e carbonato de cálcio (aditivo inorgânico), sendo o foco deste sistema reter e liberar, controladamente, os nutrientes. Foram feitos bio-ensaios usando três tipos de fertilizantes ureia, material comercial e ureia revestida, sendo possível avaliar o filme como um sistema de revestimento bastante eficaz. Para determinar a quantidade de íon amônio (NH4+), empregaram-se técnicas de análise simples como a micro-destilação e micro-volumetria. Além disso, foi aplicado métodos instrumentais FTIR, TG, DTG, DSC, MEV e EDX para caracterizar a estrutura e morfologia do material polimérico. Os resultados mostraram que a presença do composto inorgânico (CaCO3) no compósito, tem um papel relevante na estrutura aniônica do polímero-base, este atua na retenção de cargas opostas por interações eletrostáticas, controlando a taxa de liberação de nitrogênio como íon amônio, mostrando que o polímero revestido presenta melhor eficiência e desempenho na liberação em quanto ao polímero comercial e a ureia. A opção pela investigação de fertilizantes revestidos foi devido à relevância do tema e do impacto na sustentabilidade ambiental e econômica. / The use of coating materials in agriculture constitutes one of the most important applications of polymers, mainly in the encapsulation of urea. Due to its high nitrogen content between 44-46% by weight, urea takes much advantage in nitrogen fertilization. The choice fell on a polymeric acrylate system incorporating vine, molasses and calcium carbonate (inorganic additive), the center of this system hold and release controlled nutrients. Bioassays were performed using three types of fertilizer urea, commercial material and coated urea being possible to evaluate the film as a very effective coating system. To determine the amount of ammonium ion (NH4+) simple analysis techniques, such as micro-distillation and micro-volumetric were employed. In addition, instrumental methods, including FTIR, TG, DTG, DSC, MEV and EDX were applied to characterize the structure and morphology of the polymeric material. The results showed that the presence of the inorganic compound (CaCO3) in the composite plays an important role in the structure of anionic polymer base, it acts on the retention of opposite charge by electrostatic interaction by controlling the release rate of nitrogen as ammonium ion, showing the improved efficiency and performance of coated polymer in the release compared to the commercial polymer and the urea. The option for the investigation of coated fertilizers was due to the relevance of the issue and the impact on economic and environmental sustainability.

Um dos maiores desafios da ortopedia é recuperar o tecido ósseo que tenha sido perdido por motivo de doença ou acidente. Na busca de substitutos para os enxertos, tem-se utilizado comumente biomateriais, para recuperação desse tecido. A quitosana é um polímero biocompatível, biodegradável e juntamente com a gelatina, que é produto da desnaturação do colágeno, possuem uso potencial no área de regeneração de tecidos ósseos. O objetivo deste trabalho é a preparação, caracterização de hidrogéis de quitosana:gelatina mineralizados, em diferentes proporções (1:0,5; 1:1 e 1:2) e estudar a liberação controlada de gentamicina utilizando como suporte o hidrogel mineralizado. A quitosana foi obtida a partir da desacetilação parcial da quitina oriunda de gládios de lula e a gelatina utilizada é a comercial Sigma®. Os hidrogéis foram mineralizados pelo método de imersão alternada em soluções de CaCl2 0,2 mol L-1 pH=7,4 e de Na2HPO4 0,12 mol L-1 pH=9,0. A mineralização foi caracterizada por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), dispersão de raios-X (EDS), difração de raios-X (DRX) e cinética de absorção em PBS. Nas análises de TG e MEV pode-se observar a ocorrência de mineralização homogênea no hidrogel, aproximadamente 60% (m/m) em todas as proporções. Nos espectros de FTIR, EDS e DRX, observou-se que o sal de fosfato de cálcio formado durante o processo de mineralização alternada corresponde à hidroxiapatita. Quanto ao estudo de absorção em PBS, os hidrogéis mineralizados apresentam menor intumescimento que os não-mineralizados. Estudou-se o comportamento da liberação in vitro (em PBS, pH 7,4) de gentamicina no hidrogel mineralizado de quitosana/gelatina (1:1) quando se altera a temperatura da liberação (25°C e 37°C). A gentamicina foi incorporada ao hidrogel mineralizado através da imersão em uma solução com concentração de 30 mg ml-1 de gentamicina. O estudo de liberação foi realizado em duas temperaturas 25°C e 37°C. A quantidade de fármaco liberado após 24 horas não é afetada pela alteração na temperatura, mas a velocidade da liberação nas duas primeiras horas é maior a 37°C do que a 25°C. O mecanismo de liberação da gentamicina foi ajustado para o modelo Korsmeyer-Peppas sugerindo que segue a difusão Fickiana. / The replacement of bone tissue lost due to illness or accident is a great challenge in orthopedic area. Biomaterials have been commonly used to prepare new materials for substitution of lost tissue. Chitosan is a biocompatible and biodegradable polymer and its association with gelatin has potential application in bone tissue regeneration. The objective of this study is to describe the preparation and characterization of mineralized hydrogels of chitosan/gelatin prepared with different ratios (1:0.5, 1:1 and 1:2) and the controlled release of gentamicin using the mineralized hydrogel as a support. Chitosan was obtained from the partial deacetylation of squid pens and gelatin was commercial (Sigma ®). The mineralization process was carried out by the alternate soaking method. Hydrogels were soaked in 0.2 mol L-1 CaCl2 buffered with 0.05 mol L-1 Tris buffer (pH 7.4) at 25°C for 30 min, taken out of the Ca2+ solution, rinsed with deionized water and then soaked in 0.12 mol L-1 Na2HPO4 solution buffered with 0.05 mol L-1 Tris buffer (pH 9.0) for 30 min, taken out of the PO43- solution and rinsed with deionized water. The alternate soaking cycle was repeated 6 times to obtain the mineralized matrices which were then rinsed with water, frozen and lyophilized. Mineralized hydrogels were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TG), scanning electron microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and kinetic absorption in PBS. SEM results showed an homogeneous mineralization, and for all hydrogels a quantity of approximately 60% (w/w) of mineralization was determined by TG. FTIR, EDS and XRD indicated that phosphate calcium deposited during mineralization process was hydroxyapatite. Mineralized hydrogels had lower swelling values in comparison with non-mineralized, as observed by absorption in PBS. Release of gentamicin in mineralized hydrogel was performed at 25°C and 37°C. Gentamicin was incorporated in the mineralized hydrogel by immersion in a gentamicin solution with a concentration of 30 mg ml-1. The change in release temperature showed that the quantity of drug delivery was not affected after 24 hours. However, the release rate in the first hour is higher at 37°C. The release mechanism of gentamicin was adjusted to the Korsmeyer-Peppas model suggesting that drug release is mostly controlled by a diffusion process.

Polímeros naturais têm sido amplamente utilizados como excipientes farmacêuticos, principalmente por serem biocompatíveis e renováveis. O objetivo deste estudo foi investigar a aplicação da resina poliuretânica derivada do óleo de mamona (RPDOM) em formas farmacêuticas gastrorretentivas de liberação controlada. O trabalho aqui apresentado está dividido em quatro capítulos. O capítulo 1 trata-se de uma visão geral sobre a aplicação dos poliuretanos como sistemas de liberação de fármacos, enfatizando os estudos contendo poliuretanos do óleo de mamona. O capítulo 2 trata-se de uma revisão sistemática sobre sistemas gastrorretentivos de liberação de fármacos. O capítulo 3 trata do desenvolvimento e da caracterização da RPDOM contendo fármaco na sua matriz. Domperidona e cloridrato de verapamil foram escolhidos como fármacos modelos devido ao potencial uso desses em formulações gastrorretentivas. Os estudos físico-químicos mostraram que parte da domperidona interagiu quimicamente com a RPDOM. Visto que não é possível a quebra dessa ligação química durante o estudo de dissolução, parte do fármaco ficou indisponível para liberação. Por outro lado, o verapamil foi incorporado com sucesso na RPDOM pelo método de evaporação do solvente. O verapamil interagiu através de forças intermoleculares com o polímero e esse sistema mostrou um promissor perfil de dissolução. O capítulo 4 trata do desenvolvimento de matrizes monolíticas flutuantes, contendo verapamil como fármaco modelo, espuma de polipropileno como excipiente de baixa densidade e um blend da RPDOM e da celulose microcristalina como sistema matricial. A capacidade de flutuação in vitro das matrizes e o controle da liberação do fármaco foram demonstrados. Por fim, a RPDOM mostrou-se um polímero promissor para o uso em sistemas de liberação controlada de fármacos devido a sua hidrofobicidade e para o uso em sistemas gastrorretentivos flutuantes devido à sua baixa densidade. / Natural polymers have been extensively used as pharmaceutical excipients mainly due to their biocompatibility and renewability. The aim of this study was to investigate the application of polyurethane resin from castor oil (PU) in controlled release gastroretentive dosage forms. The work presented herein is divided in four chapters. Chapter 1 is an overview of the application of polyurethanes as drug delivery systems, emphasizing studies containing castor oil-based polyurethanes. Chapter 2 is a systematic review of gastroretentive drug delivery systems. Chapter 3 is about the development and characterization of the PU containing drug in its matrix. Domperidone and verapamil hydrochloride were chosen as model drugs due to their potential use in gastroretentive formulations. Physicochemical studies showed that part of domperidone interacted chemically with PU. Since it is not possible a cleavage of the chemical bond between domperidone and the polyurethane during the dissolution study, part of the drug was not available for release. On the other hand, verapamil was successfully incorporated into PU by solvent evaporation method. Verapamil interacted by intermolecular forces with the polymer and this system showed a promising drug dissolution profile. Chapter 4 shows the development of floating monolithic matrices, containing verapamil as model drug, polypropylene foam as low-density excipient and a blend of PU and microcrystalline cellulose as matrix-forming polymers. The in vitro buoyancy capability of the matrices and the ability to control drug release were demonstrated. Finally, PU proved to be a potential polymer to be used in controlled drug delivery systems due to its hydrophobicity and in gastroretentive floating systems due to its low density.

Objetivos: Desenvolver e caracterizar hidrogéis de quitosana contendo capsaicinóides nanoencapsulados, bem como analisar o efeito das nanocápsulas e do veículo nos perfis de liberação dos capsaicinóides. Metodologia: As nanocápsulas foram obtidas (método de deposição interfacial do polímero préformado) utilizando Eudragit® RS100 e triglicerídeos do ácido cáprico/caprílico como parede polimérica e núcleo oleoso, respectivamente, e foram caracterizadas. Para determinação do teor e da taxa de associação da capsaicina e dihidrocapsaicina às nanocápsulas utilizou-se metodologia validada por CLAE-UV. As nanocápsulas contendo capsaicinóides foram incorporadas em hidrogel de quitosana. Para tanto, determinaram-se previamente as características reológicas e o hidrogel ideal para uso tópico. Através dos estudos de liberação in vitro, utilizando método de saco de diálise, foram obtidos os perfis de liberação dos fármacos a partir das nanocápsulas e destas incorporadas no veículo semissólido. Resultados e Discussão: As nanocápsulas apresentaram diâmetro médio de partícula de 153 ± 7nm (PDI < 0,2), potencial zeta de + 9,62 ± 1,48 mV, pH de 5,7 ± 0,1 e uma leve tendência à sedimentação, típica de suspensões. A nanoencapsulação dos capsaicinóides não provocou alterações nas características da formulação. O teor e a taxa de associação foram próximos a 100% para ambos capsaicinóides, considerando concentração de 0,5mg/mL de capsaicinoides na formulação. Foi possível obter um hidrogel de quitosana contendo nanocápsulas adequado para uso tópico. Previamente, observou-se uma grande influência da concentração de quitosana na consistência dos hidrogéis e um comportamento reológico pseudoplástico que não foi alterado pela adição das nanocápsulas. Observou-se uma liberação controlada devido à nanoencapsulação, de modo que dihidrocapsaicina foi liberada mais lentamente do que a capsaicina. Pode-se observar um retardo na liberação da capsaicina, quando as nanocápsulas foram incorporadas no hidrogel. Conclusões: Nanocápsulas estáveis e capazes de controlar a liberação dos capsaicinóides foram obtidas, sendo que tanto o núcleo oleoso quanto o polímero são responsáveis pelo controle da liberação. A formulação semissólida contendo nanocápsulas, obtida a partir do polímero quitosana, manteve a liberação controlada observada e apresentou adequadas características para aplicação tópica. / Purpose: To develop and characterize chitosan hydrogels containing nanoencapsulated capsaicin and dihydrocapsaicin, as well as to analyze the effect of the nanocapsulation and the vehicle on the in vitro release of the capsaicinoids. Methodology: Nanocapsules were obtained (interfacial deposition of the pre-formed polymer method) using Eudragit® RS100 and capric/caprylic triglycerids as the polymeric shell and oily core, respectively, and they were characterized. An HPLCUV validated method was used to determine the drug content and drug encapsulation efficiency. The nanocapsules containing capsaicinoids were incorporated in a chitosan hydrogel. Previously, the rheological properties and the most suitable hydrogel aiming the topical delivery were determined. By means of in vitro release experiments (dialyses bags), the release profiles of the capsaicinoids from the nanocapsules and the gel containing nanocapsules were obtained. Results and Discussion: The nanocapsule formulation presented an average diameter of 153 ± 7nm (PDI < 0.2), the zeta potential was +9.62 ± 1.48 mV, and the pH 5.7± 0.1. A slight tendency to sedimentation was observed, typical of suspensions. The drug encapsulation did not alter the formulation properties. The drug content and encapsulation efficiency were nearly 100% for both capsaicinoids, considering a drug amout of 0.5mg/mL of capsaicinoids in the formulation. A chitosan hydrogel containing nanocapsules were successfully obtanined. The chitosan concentration significantly influenced the consistence of the formulations, and the pseudoplastic behavior did not change after the nanocapsule incorporation. controlled release was observed due to nanoencapsulation, in a way that capsaicin released faster than dihydrocapsaicin. The release of capsaicin from the hydrogel containing nanocapsules presented a delay in comparison with the release from the nanocapsule suspension. Conclusions: Stable nanocapsules capable of controlling the capsaicinoids release were obtained. Both the oily core and the polymeric shell are responsible for the controlled release. The semi-solid formulation containing nanocapsules obtained with the polymer chitosan maintained the controlled release and presented suitable properties for cutaneous applications.

NOBRE, Karine Arnaud. Avaliação de Galactomanana da Adenanthera pavonina na Formação de Sistemas Matriciais. 2012. 73 f. Dissertação (Mestrado em química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-02T18:37:12Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_kanobre.pdf: 2192698 bytes, checksum: d377ad8a1fa2cced0f69e97fa78b2f58 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-14T23:20:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_kanobre.pdf: 2192698 bytes, checksum: d377ad8a1fa2cced0f69e97fa78b2f58 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-14T23:20:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_kanobre.pdf: 2192698 bytes, checksum: d377ad8a1fa2cced0f69e97fa78b2f58 (MD5) Previous issue date: 2012 / The improvement in the development of modified release matrix systems strictly depends on the selection of an appropriate agent capable of controlling drug release, support the therapeutic action over time and / or releasing the drug at a particular tissue or organ damage. Among the various options, the polymers are versatile and promising agents to perform such function. In this study, galactomannan Adenanthera pavonina was investigated as a potential basis for the development of a system for controlled release hydrophilic matrix. To obtain a slow and prolonged release of rutin and mangiferin, hydrophilic matrices were prepared using different concentrations of polymer and different methods of preparation: the physical mixture and spray drier. The controlled release matrix containing rutin and natural gum (galactomannan) was compared with the most commercially used (containing hydroxypropyl methylcellulose [HPMC] as a control agent), as determining the most efficient method of preparation was done by comparing the matrices containing mangiferin. The rate of drug release in vitro as well as the release mechanism and the release kinetics were determined by zero- order, Higuchi and Korsmeyer equations. The analysis revealed a release of the drug release mechanism similar to the matrices developed. Systems containing galactomannan had a better control of drug release as compared with systems containing HPMC. Among the methods used in this work, the spray drier method is more efficient for the controlled release showing a slower release and continuous. New formulations for drug delivery from matrix systems were proposed. / A melhoria no desenvolvimento de sistemas matriciais de liberação modificada depende estritamente da seleção de um agente apropriado capaz de controlar a liberação do fármaco, sustentar a ação terapêutica ao longo do tempo e/ou de liberar o fármaco ao nível de um determinado tecido ou órgão alvo. Dentre as várias opções, os polímeros são agentes versáteis e promissores para exercer tal função. Neste estudo, a galactomanana da Adenanthera pavonina foi investigada como base potencial para o desenvolvimento de um sistema de matriz hidrofílica de liberação controlada. Para se obter uma liberação prolongada e lenta de rutina e mangiferina, matrizes hidrofílicos foram preparados utilizando concentrações diferentes de polímero e métodos distintos de preparo: mistura física e por spray drier. A matriz de liberação controlada contendo rutina e goma natural (galactomanana) foi comparada com matrizes comercialmente mais utilizadas (contendo hidroxipropil metilcelulose [HPMC] como agente controlador), já a determinação do método de preparo mais eficiente foi feita comparando as matrizes contendo mangiferina. A taxa de libertação invitro de drogas, bem como o mecanismo de liberação e a cinética de liberação foram determinados por meio de ordem zero, Higuchi e as equações Korsmeyer. A análise de liberação da droga revelou um mecanismo de liberação semelhante para as matrizes desenvolvidas. Os sistemas contendo galactomanana apresentaram um melhor controle na liberação do fármaco quando comparado com os sistemas contendo HPMC. Dentre os métodos de preparação utilizados o método de spray drier se mostrou mais eficiente para liberação controlada apresentando uma liberação mais lenta e contínua. Novas formulações para a liberação controlada de fármacos a partir de sistemas matricial foi proposto.

Submitted by RENAN DA SILVA FERNANDES null (r.feernandes@yahoo.com.br) on 2016-05-06T16:01:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Renan.pdf: 4246909 bytes, checksum: 19c74f241fc5b3a706f6c977c778131d (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-09T19:06:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandes_rs_me_ilha.pdf: 4246909 bytes, checksum: 19c74f241fc5b3a706f6c977c778131d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T19:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandes_rs_me_ilha.pdf: 4246909 bytes, checksum: 19c74f241fc5b3a706f6c977c778131d (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Com a grande visibilidade e avanços que a área médica recebe, esta necessita de grande investimento para adquirir equipamentos sofisticados, porém existem materiais comumente encontrados no dia a dia que se destacam para aplicação no ramo medicinal devido suas propriedades satisfatórias e principalmente o baixo custo. Um desses materiais são os hidrogéis, nos quais são polímeros altamente hidrofílicos que quando obtidos por meio de fontes naturais possuem características atrativas para utilização nesta área. A combinação de hidrogéis com nanoestruturas resulta na produção de nanocompósitos que são materiais promissores para o uso em sistemas que necessitam de processo de liberação controlada. Tais sistemas têm o intuito de aumentar o tempo de liberação seja do fármaco, pesticida, água, fertilizante e minimizar perdas expressivas. Com isso, a proposta do trabalho é desenvolver e caracterizar hidrogéis nanocompósitos a base de polissacarídeos para possível utilização como veículos carreadores em sistemas de liberação controlada de fármacos. Os hidrogéis foram obtidos gotejando controladamente a solução de alginato de sódio e alginato de sódio com nanocargas em diferentes concentrações de cloreto de cálcio (CaCl2) ou cloreto de alumínio (AlCl3). Para caracterização, as propriedades hidrofílicas foram determinadas por medidas de grau de intumescimento, as morfológicas e espectroscópicas foram avaliadas por meio das técnicas de Espectroscopia de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a EDX (Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X), respectivamente. Além disso, as propriedades térmicas foram estudadas por meio de Análise Termogravimétrica (TG); e por fim a técnica de Difração de Raios-X foi utilizada para determinar a propriedade estrutural e o grau de intercalação da nanoargila. Com base nos resultados obtidos foi possível determinar a concentração ideal do polissacarídeo, o melhor agente reticulador e a nanocarga que melhor se adequou a matriz do hidrogel. As análises de MEV, EDX e FTIR confirmam a incorporação e a boa dispersão da nanocarga nos hidrogéis. Além disso, a nanoargila melhorou a estabilidade térmica dos hidrogéis. Os resultados demonstraram que os hidrogéis nanocompósitos a base de polissacarídeo podem ser considerados materiais promissores em sistemas de liberação controlada como carreadores de fármacos. / With the high visibility and advances in the medical field, needing that high investment to get sophisticated equipments, however there are materials generally found daily that stand out for application in the medical field due its satisfactory properties and mainly the low cost. One of these materials is the hydrogels, which are highly hydrophilic polymers that when obtained from natural sources have attractive characteristics for use in this field. The combination of hydrogels with nanofillers , i.e., nanoclay and zeolite, result in the production of promising nanocomposites for the use in system that require of controlled release process. Such systems have objective to increase the release time of drug, pesticide, water, fertilizer and minimize the significant losses. Thus, the proposal of this study is to develop and characterize nanocomposite hydrogels based on polysaccharide for possible utilization as carrier vehicles in controlled release systems of drugs. The hydrogels were obtained dripping controllably the sodium alginate and sodium alginate with nanofillers solutions in different concentration of calcium chloride and aluminum chloride. Hydrophilic properties were determined by degree of swelling measurements, and the morphological and spectroscopic were evaluated by means of techniques Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) coupled with EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy). In addition, the thermal properties were studied using the Thermogravimetric Analysis (TGA); and finally the X-ray diffraction technique was used to determine the structural property and the degree of interleaving of nanoclay. Based on the results, it was possible to determine the optimal concentration of polysaccharide, the best crosslinking agent and the nanofiller that best suited the hydrogel matrix. The SEM and EDS analyzes and FTIR technique confirmed the incorporation and good dispersion of the nanoclay in the hydrogels. Furthermore, the nanoclay improved thermal stability of hydrogels. The results showed that the polysaccharide-based nanocomposite hydrogels can be considered as promising materials for controlled release systems as carriers of drugs. / CNPq: 132357/2014-3

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2415.pdf: 1876961 bytes, checksum: 666560c20cf9ef492c7843a79c425c19 (MD5) Previous issue date: 2009-05-07 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this thesis, the preparation and characterization of hydrogels of methylcellulose (MC) mechanically supported in polyacrylamide (PAAm) network for controlled release of pesticide were reported. The controlled release of pesticide paraquat was investigated using UV-Visible spectroscopic technique. The results showed that the presence of MC increased the flexibility of the matrixes. By varying of acrylamide (AAm), cross-linker and MC concentrations, it was possible to obtain hydrogels with mechanical and hydrophilic properties controlled and optimized for some specific application. The swelling degree values varied from 10 to 210 g/g. The mechanical properties values (maximum compressive stress and modulus of elasticity) varied from 0.55 to 22.33 kPa and from 1.06 to 27.50 kPa, respectively. The kinetic and structural properties were strongly influenced by the AAm, MC, pH and ionic strength of swelling medium. The kinetic release control of pesticide (until 30 days) could be adjusted by controlling the wateruptake of the hydrogels through the AAm/MC ratio. Hydrogels based on PAAm and MC polymers could be considered as promising materials for application in agriculture, in special, controlled release of agrochemicals. / Nesta tese foram desenvolvidos e caracterizados hidrogéis a partir do polissacarídeo biodegradável metilcelulose (MC) suportado mecanicamente em redes do polímero poliacrilamida para aplicação em sistemas de liberação controlada de pesticida. Os estudos de liberação controlada do pesticida paraquat foram realizados utilizando medidas spectroscópicas UVVisível em meio aquoso. Os resultados mostraram que a presença de MC deixou a matriz polimérica mais flexível. Pela variação das concentrações de acrilamida (AAm), agente de reticulação e MC, foi possível obter hidrogéis com propriedades mecânicas e hidrofílicas controladas e otimizadas. Os valores do grau de intumescimento variaram de 10 a 210 g/g. Os valores das propriedades mecânicas (tensão máxima de compressão e módulo de elasticidade) variaram de 0,55 a 22,33 kPa e 1,06 a 27,5 kPa, respectivamente. As propriedades cinéticas e estruturais apresentaram forte dependência com AAm, MC, pH e intensidade iônica da solução externa de intumescimento. O controle cinético de liberação de paraquat (até 30 dias) pode ser realizado pelo controle da absorção de água através da relação entre AAm / MC na solução formadora dos hidrogéis. Este trabalho demonstrou que os hidrogéis compostos por PAAm e MC podem ser considerados como promissores para serem aplicados em diferentes campos na agricultura, destacando a liberação controlada de insumos agrícolas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5422.pdf: 3644753 bytes, checksum: dd0cda894776c36621ee58e8635103e3 (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / This research proposed a preparation method for a nanocomposite, able to control the delivery of high quantities of an active compound, inserted on its matrix, in order to prospect an application for the controlled delivery of herbicides. To that, a nanocomposite system was prepared based on the exfoliation of a clay mineral in a continuous starch phase, loading around 50% weight of a model herbicide ametryne. The starch was loaded with 50 to 80% of montmorillonite, dispersed through the starch gelification at 90o C in water. The herbicide was added during the cooling process, at 70o C. The materials were characterized by X-ray diffraction and thermal analyses, where the intercalation of the biopolymer in the clay lamellar structure was observed. The herbicide release showed that the releasing behavior was governed by the starch amount in the nanocomposite, for short periods, and by the clay, in longer periods. It was observed also a synergic effect between the nanocomposite constituents, since the reference materials (produced with starch: ametryne or clay: ametryne) did not showed adequate release behaviors. However, this behavior was shown as governed by physical barriers for the ametryne diffusion, since nuclear magnetic resonance in solid state experiments showed that the starch: ametryne interactions were weak. On the other hand, the starch: clay interactions were shown by the same technique, supporting the synergic behavior of the release. Finally, the nanocomposite system improved the resistance to the UV light attack, reducing the herbicide volatilization under irradiation. This effect was evaluated by mass loss experiments after different irradiation times, compared to infrared spectroscopy measurements. / Este trabalho propôs um método de preparo de um nanocompósito capaz de controlar a liberação de altas quantidades de um composto ativo presente em sua matriz, com a finalidade de prospectar uma aplicação para a liberação controlada de herbicidas. Para tanto, foi proposto um sistema nanocompósito à base de um argilomineral esfoliado em uma matriz de amido, incorporando cerca de 50% em massa de um herbicida modelo, a ametrina. Foram preparados sistemas com teores de 50 a 80% de um argilomineral, a montmorilonita, disperso através da gelificação a 90o C do amido em água, sendo o herbicida adicionado durante o processo de resfriamento, a 70o C. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X e análises térmicas, comprovando-se a intercalação do biopolímero com as lamelas do argilomineral. A avaliação da liberação do herbicida demonstrou que o padrão de liberação segue um comportamento governado pela quantidade de amido, em tempos curtos, e pelo argilomineral, em tempos longos. Observou-se ainda um efeito sinérgico entre os componentes, visto que materiais de referência produzidos apenas com amido: ametrina ou argilomineral: ametrina não apresentaram bons comportamentos de liberação. No entanto, observou-se que a liberação é governada principalmente por barreiras físicas para a difusão da ametrina, visto que as interações entre ametrina e amido foram fracas, como avaliado por ressonância magnética nuclear no estado sólido. Por outro lado, as interações do amido com o argilomineral foram confirmadas pela mesma técnica, reforçando o caráter sinérgico de controle da liberação observado. Por fim, o sistema nanocompósito apresentou-se como uma alternativa para reduzir o ataque da luz ultravioleta no herbicida, reduzindo sua volatilização. Esse efeito pôde ser avaliado por experimentos de perda de massa após irradiação, em diferentes tempos, comparados a espectroscopias no infravermelho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6478.pdf: 2899923 bytes, checksum: 1095bab77bd034424c8a38e03d4f85ef (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nanocomposites were developed based on polyacrylamide hydrogels (PAAm) and methylcellulose (MC) reinforced with montmorillonite (MMT), undergoing the materials to subsequent hydrolysis process and evaluating their loading and potential for slow release of agricultural nutrients. The hydrolyzed material obtained excellent results in terms of swelling degree, about five times higher than hydrogels commonly found in the literature and presented loading capacity values of two sources of nutrients - urea (macronutrient) and sodium octaborate (micronutrient) - above to the generally reported. Finally, it was shown that the nanocomposites structure played a key role to control the release of nutrient sources, whereas the MMt content in the material controlled the total amount charged and reduced the release kinetics of nutrient for solution. Through X-ray diffraction, good nanodispersion (intercalation) and exfoliation of the clay platelets in the polymeric hydrogel matrix were revealed, mainly for the hydrolyzed nanocomposites. FTIR analysis indicated that incorporation of the MMt with the polymer matrix of the hydrogel occurred, and this incorporation increased the rate of water and nutrient solution absorption (indicated by higher values in kinetic constant k). The presence of MMt in the nanocomposite was shown as a decisive factor for the application viability, since it determined the increasing in mechanical strength, improved thermal properties and loading capacity for nutrient sources, also contributing significantly to the reduction of the final price of material. The results showed that nanocomposites are potentially applicable in agricultural systems as a carrier of nutrients sources. / Foram desenvolvidos materiais nanocompósitos baseados em hidrogéis de poliacrilamida (PAAm) e metilcelulose (MC) reforçados com montmorilonita (MMt), submetendo os materiais a processo subsequente de hidrólise, e avaliando seu potencial para o carregamento e liberação lenta de nutrientes agrícolas. O material hidrolisado obteve excelentes resultados de intumescimento, cerca de até cinco vezes superiores que os comumente encontrados na literatura, e apresentou capacidade de carregamento de duas fontes de nutrientes ureia (macronutriente) e octaborato de sódio (micronutriente) em valores também superiores ao geralmente reportado. Por fim, a estrutura do nanocompósito se mostrou essencial para o controle da liberação das fontes de nutrientes, sendo que o teor de MMt no material controlou a quantidade total carregada e a cinética de liberação para o meio. Por medidas de difração de raios-X, notou-se uma boa nanodispersão (intercalação) e esfoliação das plaquetas de argila na matriz de hidrogel principalmente para os nanocompósitos hidrolisados. Análises de FTIR indicaram que houve a incorporação do argilomineral junto à matriz polimérica do hidrogel, e essa incorporação aumentou a velocidade de absorção de água ou solução nutritiva (indicada pelo aumento da constante cinética k). A presença do argilomineral no nanocompósitos se mostrou um fator importante para a viabilidade de sua aplicação, pois aumentou a resistência mecânica do material, indicada pelos testes de compressão, melhorou as propriedades térmicas e a capacidade de carregamento para fontes de nutrientes, contribuindo ainda de maneira significativa para a diminuição do custo final. Os resultados obtidos mostraram que os nanocompósitos obtidos são potencialmente aplicáveis em sistemas de liberação lenta/controlada de nutrientes.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-20. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:25:39Z : No. of bitstreams: 1 000841457_20170520.pdf: 1470174 bytes, checksum: fa2acbb5ab2310e7fc860aef5ef61891 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-05-26T12:43:54Z: 000841457_20170520.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-05-26T12:44:49Z : No. of bitstreams: 1 000841457.pdf: 2526065 bytes, checksum: 313488afd08090f25ec364c15a59feda (MD5) / Este trabalho focalizou procedimentos de fertilização (nitrogenada, potássica e fosfórica) na Agricultura. Investigou-se novos materiais para revestir superfícies de fertilizantes e, também, estudou-se metodologias de medidas visando avaliações de desempenho dos produtos em medidas de CRF (Controlled Release of Fertilizer), com aplicações diretas em produtos e processos. O polímero utilizado no revestimento de uréia, KCl e MAP (monoamônio fosfato) foi desenvolvido à base de uma resina acrílica estirenada. Na formulação do polímero de aplicação foram utilizados compósitos como melaço-de-cana e vinhaça e no processo de aplicação foi adicionado CaCO3 ou CaSO4, estes com papel determinante no processo de liberação gradual, através de um mecanismo de troca catiônica que promove a liberação preferencial de amônio. Neste trabalho apresenta-se um levantamento resumido sobre o tema, reações, estruturas e propriedades químicas relacionadas com a dissolução controlada de uréia e dos outros nutrientes. O polímero usado para o controle do processo de liberação lenta das espécies solúveis na água (umidade) do solo foi avaliado a partir de técnicas de medidas baseadas em sistemas de dissolução acelerada em meio aquoso, desenvolvidas empregando-se Condutometria e Potenciometria (Eletrodo de Íon Seletivo). Também foi investigado comparativamente o efeito salino do KCl e KCl revestido no solo. O polímero foi desenhado quimicamente para exibir propriedades estruturais e químicas favoráveis com foco na economia de nutrientes (redução de doses aplicadas). O polímero modificado empregado no revestimento dos nutrientes foi caracterizado através das análises térmicas DSC (Defferential Scanning Calorimetry) e TG (Thermogravimetry), visando a determinação de propriedades e características específicas do polímero, como a transição vítrea e a estabilidade. Verificou-se... / This paper focused on fertilization procedures (nitrogen, potassium and phosphorous) in Agriculture. We have undertaken an investigation of new materials for coating surfaces of fertilizer and also studied methodologies of measurement, aiming to evaluate the performance of the products in measures of CRF (Controlled Release of Fertilizer), with direct applications in products and processes. The polymer used to coat urea, KCl and MAP (monoammonium phosphate) was developed based on a styrenated acrylic resin. In the formulation of the polymer application were used as sugar cane molasses and vinasse compounds and on the application process was added CaCO3 or CaSO4, with these decisive role in gradual release process by a cation exchange mechanism that promotes preferential release of ammonium. This paper presents a summary on the topic, reactions, structures and chemical properties related to the dissolution controlled urea and other nutrients survey. The polymer used to control the process of the slow release of the species soluble in water (moisture) of the soil was assessed from measurement techniques based on accelerated dissolution in aqueous systems, developed employing Condutometry and Potentiometry (Ion Selective Electrode). Also was investigated comparatively the salt effect of KCl and KCl coated on the ground. The polymer was chemically designed to display favorable structural and chemical properties focusing on nutrient economy (reduction of applied doses). The modified polymer applied in the lining of the nutrient was characterized by thermal analysis of DSC (Defferential Scanning Calorimetry) and TG (Thermogravimetry), in order to determine the properties and characteristics of the polymer, such as glass transition and stability. It was found through these analysis that the modification made in the polymer changes some of its physical and chemical characteristics, as the reduction in glass...