Visando o desenvolvimento de materiais biodegradáveis para embalagens, blendas de amido/quitosana estruturadas com nanopartículas de montmorilonita (MMT) ou nanofibras de bambu (NFBs) em concentrações de (0,0; 0,5 e 1,0) g de NPs/100 g de polímero foram obtidas pelas técnicas de casting e extrusão. Os bionanocompósitos obtidos das duas técnicas foram caracterizados, bem como foi avaliada a influência da dispersão das nanopartículas sobre as principais propriedades físico-químicas dos bionanocompósitos. Para os filmes produzidos de blendas de amido/quitosana por casting, foram avaliadas as proporções de (5/0; 3,75/0,25; 2,5/2,5; 1,25/0,75 e 0/1) g/100 g base polímero, e a adição dos reforçadores na solução filmogênica. Observou-se uma dispersão assim como uma intercalação satisfatória da MMT nos bionanocompósitos, confirmadas pelas mudanças da cristalinidade devido ao deslocamento do pico característico de 7,2 º para 5,2 º; e os filmes estruturados com NFBs apresentaram variações nas frequências vibracionais dos arranjos moleculares indicando a formação de ligações fortes entre as blendas e os reforçadores. A partir da extrusão da mistura de homo pellets e pellets masterbatch, das blendas de amido/quitosana nas proporções de (100/0; 75/25 e 50/50) g/100 g, foram obtidos compósitos em processo contínuo os quais exibiram propriedades qualitativas satisfatórias assim como mudanças de cristalinidade e interações moleculares. Em relação às propriedades mecânicas, os bionanocompósitos apresentaram um aumento da resposta à tensão assim como da elongação e módulo de elasticidade em relação às concentrações dos reforçadores em cada umas blendas avaliadas. Por outro lado, tanto a formação das blendas como as interações dos reforçadores modificaram significativamente a rede tridimensional dos filmes em relação à taxa de transferência de vapor de água, obtendo-se valores de (155 e 139) g m-2 d-1 para os compósitos obtidos da blenda amido/quitosana 100/0 estruturados com (0,5 e 1,0) g MMT/100 g, respectivamente. Os valores de PVA obtidos são inferiores aos reportados por produtos comerciais como o (PBS) Bionolle™ (330 g m-2 d-1) e (PBAT) Ecoflex® (272 g m-2 d-1). Neste trabalho foi possível desenvolver um material promissor com características diferenciadas e alta aplicabilidade no setor de embalagens biodegradáveis para uso industrial. / Aiming at the development of biodegradable packaging materials, starch/chitosan blends structured with montmorillonite nanoparticles (MMT) or bamboo nanofibers (NFBs) at concentrations of (0.0,0.5 and 1.0) g NPs/100 g of polymer were obtained by the casting and extrusion techniques. The obtained bio-nanocomposites were characterized, as well as, how the dispersion of nanoparticles influenced the main physicochemical properties of the films. For the films from starch/chitosan blends produced by the casting method, the proportions of (5/0, 3.75/0.25, 2.5/2.5, 1.25/0.75 and 0/1) g/100 g based on polymer, were tested and the introducing of the reinforcers into filmogenic solution were evaluated. Satisfactory dispersion and exfoliation of MMT in bio-nanocomposites were confirmed by changes of crystallinity due to displacement of the characteristic peak from 7.2 ° to 5.2 °. In the same way, films structured with NFBs showed variations of the vibrational frequencies of the molecular arrangements indicating strong bonds between the polymer blends and the reinforcers. By the extrusion from the mixture of homo pellets and masterbatch pellets, from starch/chitosan blends at proportions of (100/0, 75/25 and 50/50) g/100 g, the obtained films have exhibited changes of the crystallinity and the molecular interactions. In relation to mechanical properties, the films presented increase of the tension response as well as the elongation and modulus of elasticity in relation to the reinforcer concentration in each evaluated blend. On the other hand, the formation of polymer blends and the interactions of reinforcers with the matrix changed significantly the three-dimensional network and consequently the water vapor transmission (WVT). Films produced from starch/chitosan 100/0, nanostructured with (0.5 and 1.0) g MMT/100 g, exhibited lower values of WVT 155 e 139) gm-2 d -1, respectively, when compared to commercial products such as Bionolle ™ (PBS) 330 g m-2 d-1) and (PBAT) Ecoflex® (272 g m-2 d-1). In this work, it was possible to develop a promising material with desired characteristics in the biodegradable packaging sector with wide application in the industry.

O presente trabalho tem como objetivo principal a eletrofiação de nanofibras poliméricas de poliacrilonitrila (PAN) e polifluoreto de vinilideno (PVDF), incorporadas com negro de fumo (NF) e ftalocianina de cobre (CuPc), visando aplicações em dispositivos sensores. Inicialmente foram preparadas soluções de PAN puro a 6 % em peso e PVDF puro a 20% em peso e foram misturadas a essas soluções partículas de negro de fumo e ftalocianina de cobre, obtendo soluções de PAN/NF, PVDF/NF, PAN/CuPc e PVDF/CuPc. Foi determinada a viscosidade absoluta das soluções. Realizou-se a eletrofiação para obtenção de nanofibras que foram caracterizadas segundo o diâmetro e morfologia, usando microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Para avaliar as interações polímero-polímero, polímero-partícula foram analisadas por espectroscopia FITR e Raman. Com as fibras de PAN/NF foi analisada a resistência e condutância elétrica das membranas usando um picoamperímetro digital, visando aplicação como filtro eletrostático. Foi construído canal na lâmina de silício usando um feixe de laser visando a deposição de fibras dentro do canal usando a técnica de focagem eletrodinâmica com tensão aplicada em máscaras de cobre. Foi usada a técnica da microbalança de cristal de quartzo para determinar a variação de massa adsorvida por membranas de PAN/CuPc e PVDF/CuPc por meio da medida da variação de frequência usando um frequencímetro digital, onde se observou que essas membranas são promissoras para atuar como sensores de vapor de amônia. / The main objective of this work is the incorporation of different particles in order to electrospun polymeric nanofibers of polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF), aiming at applications in sensor devices. Initially, solutions of PAN pure 6 wt% and PVDF pure 20 wt% were prepared and these solutions were mixed with carbon black (NF) particles and copper phthalocyanine (CuPc), obtaining solutions of PAN/NF, PVDF/NF, PAN/CuPc and PVDF/CuPc. The absolute viscosity of the solutions was determined. The electrospinning was performed to obtain nanofibers that were characterized according to the diameter and morphology, using optical microscope and scanning electron microscopy. To evaluate the polymer-polymer and polymer-particle interactions, FITR and Raman spectroscopy were performed. The resistance and conductance of the membranes electrospun from PAN/NF solution were analyzed using a digital picoammeter, and an increase in the resistance was measured. This result shows that the membrane is suitable to be applied as electrostatic filter. A channel was constructed on the silicon wafer using a laser beam for the deposition of fibers inside the channel using the electrodynamic focusing technique. The quartz crystal microbalance technique was used to determine the applicability of the membranes as sensor layer. The results of PAN/CuPc and PVDF/CuPc membranes suggests that these membranes are promising to act such as ammonia vapor sensors.

A alveolite seca é uma das complicações pós-operatórias mais comuns e sintomáticas na exodontia, porém, até o momento não possui um protocolo de tratamento definido. A oxitetraciclina (OTC) é um antibiótico de amplo espectro utilizado no tratamento de múltiplas infecções. Entretanto, nos últimos anos as tetraciclinas de primeira geração, tais como a OTC, têm sido evitadas devido ao surgimento de microrganismos resistentes. Afortunadamente, nos últimos anos tem se observado uma tendência contrária graças às medidas de controle no uso de antibióticos. Sistemas de liberação controlada podem evitar o desenvolvimento de resistência bacteriana e diminuir o risco de efeitos adversos. Este estudo teve como objetivo preparar uma nanofibra polimérica de policaprolactona e oxitetraciclina (PCL/OTC), e ainda avaliar suas propriedades físicas e biológicas in vitro e in vivo, visando seu futuro uso no tratamento da alveolite seca. As nanofibras poliméricas carregadas com OTC foram preparadas pelo sistema de eletrofiação, caracterizadas através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e avaliadas sobre seu perfil de liberação do fármaco. A atividade antibacteriana da nanofibra sobre um biofilme misto de Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermédia, Fusobacterium nucleatum, Eikenella corrodens, Streptococcus sanguis e Aggregatibacter actinomycetemcomitans foi analisada mediante a contagem das unidades formadoras de colônias viáveis após os tempos de contato de 1, 4, 24, 30 e 48 h. O processo de reparo alveolar induzido pela nanofibra PCL/OTC foi avaliado de forma histomorfológica e histomorfométrica após o tratamento da alveolite seca em molares de ratos, e comparado ao tratamento com nanofibras de PCL pura e Alvogyl®, 7, 14 e 21 dias após a exodontia. Finalmente, foi realizada a identificação e contagem de osteoclastos através da marcação da fosfatase ácida resistente ao tartarato (TRAP), nos mesmos tempos de avaliação. As nanofibras PCL/OTC apresentaram orientação randômica em camadas e morfologia multiforme. O perfil de liberação do sistema apresentou um efeito de explosão nas primeiras 8 horas, seguido por um período de liberação lenta e prolongada da OTC. A nanofibra PCL/OTC (132 ?g de OTC/mL) reduziu mais de 50% das colônias do biofilme nas primeiras horas de liberação, seguido por um período de manutenção em que a porcentagem de colônias bacterianas permaneceu baixa. O grupo tratado com PCL/OTC apresentou a maior porcentagem de tecido conjuntivo no 7º dia (p<0,05) e maior porcentagem de osso neoformado no 14º e 21º dias após a exodontia (p<0,05), em comparação aos outros grupos. O tratamento de alveolite seca com a fibra PCL/OTC permitiu a regeneração tecidual do alvéolo quase em sua totalidade até o 21º dia, sendo que a cronologia de regeneração tecidual com este material foi mais rápida do que com a fibra de PCL pura, e esta última mais rápida que do que o controle positivo Alvogyl®. O grupo PCL/OTC apresentou uma quantidade menor (p<0,05) de osteoclastos por área em relação aos outros grupos nos três tempos experimentais. O perfil de liberação prolongando de OTC e as propriedades biológicas relevantes apresentadas pela nanofibra PCL/OTC, sugerem que esta poderia ser considerada uma alternativa para o tratamento da alveolite seca. / Dry socket is one of the most common and symptomatic postoperative complications in tooth extraction, however, to date, it does not have an established treatment protocol. Oxytetracycline (OTC) is a broad-spectrum antibiotic, employed in the treatment of multiple infections. Nevertheless, in the last few years, first-generation tetracyclines such as OTC, have been avoided due to the development of resistant microorganisms. Fortunately, in recent years there has been a contrary trend thanks to control measures in the use of antibiotics. Controlled release systems can prevent the development of bacterial resistance and decrease the risk of adverse effects. This study aimed to prepare a polymeric nanofiber of polycaprolactone and oxytetracycline (PCL/OTC), and to evaluate its physical and biological properties in vitro and in vivo, aiming its use in the treatment of dry socket at the future. The OTC-charged polymeric nanofibers were prepared by electrospinning, and characterized by scanning electron microscopy (SEM) and drug release profile evaluation. The antibacterial activity of the nanofiber over a mixed biofilm containing Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Fusobacterium nucleatum, Eikenella corrodens, Streptococcus sanguis, and Aggregatibacter actinomycetemcomitans was analyzed by counting the viable colony-forming units after 1, 4, 24, 30 and 48 h of contact. The alveolar repair process induced by the PCL/OTC nanofiber was evaluated histomorphologically and histomorphometrically after the treatment of dry socket in rat molars, and compared to the treatment with plain PCL nanofibers and AlvogylTM, 7, 14 and 21 days after extraction. Finally, the identification and counting of osteoclasts were performed through the tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) staining, at the same evaluation time points. PCL/OTC nanofibers presented random orientation in layers and multiform morphology. The release profile of the PCL/OTC system showed a burst effect within the first 8 hours, followed by a prolonged slow release period. The PCL/OTC nanofiber at a concentration of 132 ?g OTC/mL reduced more than 50% of the biofilm colonies in the first few hours of release, followed by a maintenance period in which the percentage of bacterial colonies remained low. The PCL/OTC group presented the highest percentage of connective tissue on the 7th day (p<0.05), and of newly formed bone on the 14th and 21st days (p<0.05) after dental extraction, compared to the other groups. The treatment of dry socket with the PCL/OTC fiber allowed almost complete tissue regeneration up to the 21st day, and the chronology of tissue regeneration with this material was faster than with the plain PCL fiber, and the latter was more rapid than the positive control AlvogylTM. The PCL/OTC group presented a lower amount (p<0.05) of osteoclasts per area than the other two groups in the three experimental periods. The prolonged release profile of OTC and the relevant biological properties presented by the PCL/OTC nanofibers suggest that these may be considered as an alternative treatment of dry socket.

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Franciele Maria Pelissari Molina / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tibolla_Heloisa_M.pdf: 30429584 bytes, checksum: 643238deef75b3825c3b74575e11f722 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A presente dissertação objetivou estudar o potencial da técnica de hidrólise enzimática na produção de nanofibras de celulose (NFCs) a partir da casca de bananas verdes da variedade "Terra" (Musa paradisiaca). Na primeira etapa do trabalho, o farelo da casca da banana foi caracterizado com base em suas propriedades físico-químicas, funcional e estrutural. Na segunda etapa, testou-se combinações de tratamentos (químico, hidrólise enzimática e tratamento mecânico) para isolar nanofibras de celulose. Na terceira etapa do trabalho avaliou-se a influência das condições de processo (pH, temperatura, concentração de enzima e concentração de substrato) na hidrólise enzimática com xilanase. Os experimentos foram realizados empregando-se um planejamento fatorial fracionado 24-1 com três pontos centrais. As NFCs foram caracterizadas quanto ao diâmetro, distribuição do comprimento, potencial zeta, grupos funcionais por FTIR, cristalinidade por difração de raios-X (DRX), concentração de NFCs produzidas e característica morfológica por microscopia eletrônica de transmissão (MET). A quarta e última etapa, foi realizada com o intuito de estudar a adição de mais uma hidrólise enzimática, usando o complexo celulolítico, na produção de NFCs. O farelo apresentou uma estrutura irregular, com teor de celulose de 7,5% e índice de cristalinidade de 15%. A presença de componentes amorfos (hemicelulose e lignina) foi constatada no farelo através da análise de grupos funcionais. Como resultados da segunda etapa, foram obtidas partículas de celulose em dimensões micro e nanométricas, evidenciando que o tratamento com potencial para produzir NFCs foi o branqueamento do farelo com KOH 5%, hidrólise enzimática com xilanase e celulase e após, desintegração das fibrilas com homogeneização mecânica, obtendo-se partículas com diâmetro médio de 14,9 nm. Na terceira etapa da pesquisa, as imagens da microscopia confirmaram que o tratamento com a enzima xilanase foi eficaz no isolamento de fibras de celulose na escala nanométrica. O diâmetro médio apresentado pelas mesmas foi de 8,8 nm. Em água neutra, as suspensões de nanofibras apresentaram potencial zeta alto e negativo, na faixa de -22,8 e -29,5, o que minimiza as interações que levam à formação de agregados de nanofibras, colaborando para a formação de uma suspensão coloidal mais estável. O índice de cristalinidade do farelo foi de 15,0% e das nanofibras variou entre 48,5 e 61,0%, demonstrando que o tratamento utilizado promoveu a remoção das frações amorfas. Os resultados obtidos a partir do planejamento fatorial mostrou que a enzima xilanase opera sobre o isolamento do NFCS em uma ampla faixa de condições do processo, dentro do intervalo de estudo. Os resultados encontrados na quarta etapa demonstraram que as cadeias de celulose das nanofibras foram reduzidas à monômeros de açúcares, principalmente glicose, visto que o complexo celulolítico atua de forma sinérgica na degradação total da celulose. O farelo da casca de banana é um resíduo agroindustrial com potencial uso para produção de nanopartículas. A hidrólise enzimática com xilanase mostrou-se ser uma técnica promissora na produção de nanofibras de celulose com alto desempenho como material de reforço em compósitos, sendo desnecessária a realização de um tratamento com a enzima celulase / Abstract: This dissertation aimed to study the potential use of the technique of enzymatic hydrolysis in the production of cellulose nanofibers (CNFs) from peel unripe bananas of the variety "Terra" (Musa paradisiaca). In the first stage of the work, the bran of the peel banana was characterized on the basis of their physicochemical, structural and functional properties. In the second stage, to isolate cellulose nanofibers, we tested combination of treatments (chemical, enzymatic hydrolysis and mechanical treatment). In the third stage of the study was evaluate the influence of process conditions (pH, temperature, enzyme concentration and substrate concentration) on enzymatic hydrolysis with xylanase. The experiments were performed employing a fractional factorial design 24-1 with three center points. The NFCS were characterized by diameter, length distribution, zeta potential, functional groups by FTIR, crystallinity by X-rays diffraction (XRD) and morphology features by transmission electron microscopy (TEM). The fourth and final stage was performed in order to study the efficiency of further enzymatic hydrolysis using cellulolytic complex to produce NFCS. The bran presented an irregular structure, with amount of cellulose of 7.5% and the crystallinity index of 15%. The presence of amorphous components (hemicellulose and lignin) was noted in the bran by functional groups analysis. As a result of the second stage, cellulose particles in micro and nanometric dimensions were obtained, indicating that the treatment with the potential to produce NFCS was bleaching bran with KOH 5%, enzymatic hydrolysis with cellulase and xylanase and after mechanical homogenization for disintegration of the fibrils, yielding particles with an average diameter of 14.9 nm. In the third step of research, the images of the microscope confirmed that the treatment with enzyme xylanase was effective in the isolation of cellulose fibers in the nanoscale. The average diameter presented by the same was 8.8 nm. In neutral water, suspensions of nanofibers showed high and negative zeta potential in the range of -22.8 and -29.5, which minimizes the interactions that lead to the formation of aggregates of nanofibers, contributing to the formation of a colloidal suspension more stable. The crystallinity index of the bran was 15.0% and the nanofibers was between 48.5 and 61.0%, demonstrating that the treatment promoted the removal of the amorphous fractions. Results obtained from the factorial design showed that xylanase enzyme operates on the isolation of the NFCS in a wide range of process conditions, within the evaluated range. The results found in the fourth step showed that the cellulose chains of the nanofibers were reduced to monomers sugars, especially glucose, since the cellulolytic complex acts synergistically in overall degradation of cellulose. The bran banana peel is an agricultural waste with potential use for production of nanoparticles. The enzymatic hydrolysis with xylanase was shown to be a promising technique for producing cellulose nanofibers with high performance as reinforcing material in composites, due to its ability to make it unnecessarily performing a treatment with cellulase enzyme, which was detrimental to the formation of NFCS / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Marcos Akira D'Ávila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T02:05:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bizarria_MariaTrindadeMarques_D.pdf: 4483205 bytes, checksum: 44e9caae2b1e4e2bd5569681573ba911 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A obtenção de nanofibras de polímeros biocompatíveis, baseadas em quitosana, bem como a montagem de equipamento capaz de produzi-las, foi o principal objeto deste trabalho. Com este propósito, buscou-se de início reunir os dispositivos eletrônicos e mecânicos indispensáveis à prática da eletrofiação e um equipamento básico, de baixo custo, mas funcional foi construído. Com base na literatura, o ácido acético glacial a 90% em água deionizada foi o solvente utilizado para preparo das soluções de quitosana. Para viabilizar o processo da produção das nanofibras pela técnica da eletrofiação utilizaram-se blendas de soluções de quitosana com soluções de outros polímeros biocompatíveis em vez de soluções de quitosana pura. Assim, blendas de soluções de quitosana com soluções aquosas do poli(óxido de etileno) - PEO , bem como, com soluções aquosas de Poli(álcool vinílico) - PVA, em diversas proporções, foram eletrofiadas. O Poli(óxido de etileno) mostrou superior desempenho, como auxiliar na fiação da quitosana, permitindo a obtenção de fibras com até 80% de quitosana, e com diâmetros inferiores àqueles obtidos com as blendas de soluções de quitosana/PVA. A adição de um eletrólito (NaCl) às soluções blendas de quitosana/PEO proporcionou um processo fácil ininterrupto, sendo assim, buscou-se um melhor entendimento sobre as propriedades das soluções da quitosana e do PEO que norteiam comportamentos mais ou menos favoráveis ao processo da eletrofiação, caracterizando-se essas soluções através de estudos de viscosidade, de medidas de tensão superficial e de condutividade elétrica. A morfologia das fibras obtidas foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e, as propriedades térmicas, das membranas nanoestruturadas resultantes da eletrofiação das soluções de Quitosana/PEO, foram avaliadas por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). A biocompatibilidade das membranas com teor de quitosana mais elevado (80% quitosana/20% PEO) foi avaliada através de testes de citotoxicidade in vitro, biocompatibilidade in vivo e adesão e crescimento celular in vitro. Adicionalmente, foram conduzidos experimentos visando avaliar o desempenho destas mesmas membranas como carreadoras de fármacos sendo que, a incorporação de nanopartículas de prata (AgNPs), bem como de digluconato de clorexidina apresentaram resultados promissores / Abstract: The development of biocompatible polymer nanofibers based on chitosan and the design and assembly of equipment capable of producing them were the main objectives of this work. For this purpose, the basic electronic and mechanical devices were obtained and a low-cost functional electrospinning setup was built. Based on the literature, glacial acetic acid with concentration of 90% in deionized water was the solvent used to prepare the chitosan solutions. In order to enable the nanofiber production by electrospinning, blends of chitosan solutions with other biocompatible polymers were used instead of pure chitosan solutions. Thus, blends of chitosan solutions with aqueous solutions of poly (ethylene oxide) PEO as well as with aqueous solutions of poly (vinyl alcohol) PVA, in various proportions, were electrospun. The PEO presented superior performance as an aid to obtain chitosan fibers, resulting in fibers with up to 80% of chitosan, and with smaller diameters than those obtained with solutions of blends of chitosan / PVA. The addition of an electrolyte (NaCl) to the chitosan/PEO solution blends has provided an easy and uninterrupted process. Thus, to obtain a better understanding about the properties of chitosan and PEO solutions that lead to more or less favorable behaviors to the electrospinning process, these solutions were characterized by performing viscosity studies and measurements of surface tension and electrical conductivity. The morphology of the fibers was evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and the thermal properties of nanostructured membranes resulting from electrospinning of chitosan/PEO solutions were evaluated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC).The biocompatibility of the higher-content-chitosan membranes (80%chitosan /20% PEO) was evaluated by tests of in vitro cytotoxicity, in vivo biocompatibility and in vitro cell adhesion and growth. In addition, experiments were conducted to evaluate the performance of the same membrane as a carrier of drugs. In this way, the incorporation of silver nanoparticles (AgNPs) and chlorhexidine digluconate showed promising results / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Delia Rita Tapia Blácido / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T05:16:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndradeMahecha_MargaritaMaria_D.pdf: 4721286 bytes, checksum: d81a0051c1f91a999e9ea8c3e9fe0b20 (MD5) Previous issue date: 2012 / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

M.Tech. (Chemistry) / This work focused on the in-situ decoration of polyethersulfone (PES) nanofiber mats with silver nanoparticles (AgNPs) using an electrospinning technique. The biocidal and organic properties of the Ag decorated nanofibers were evaluated. Electrospinning of Ag decorated nanofibers was also carried out on a mixed matrix membrane support composed of nitrogen doped carbon nanotube (N-CNTs) and PES to fabricate a unique bi-faceted membrane. PES was dissolved in a solution containing silver nitrate (AgNO3) and N,Ndimethylacetamide (DMAc). The polymer solution was dissolved at 80ºC for 3 h under reflux until a yellow homogeneous solution was obtained which indicated the in-situ formation of AgNPs. The polymer solution was cooled and stored to remove air-bubbles. An ultraviolet - visible (UV – Vis) spectrometer was used to confirm the presence of AgNPs, while a Malvern nanosizer was used to estimate the size distribution of the AgNPs in the PES polymer matrix. The solution was electrospun on an aluminium (foil) collecting plate. Biocidal properties of the material were evaluated using Gram-positive (G+) Staphylococcus aureus (S. aureus) and ram-negative (G-) Escherichia coli (E. coli) by the zone inhibition method. The silver decorated polyethersulfone nanofibers showed good antibacterial activity against both G+ S. aureus and G- E. coli.

Cellulose, a sustainable raw material derived from nature, can be used for various applications following its functionalization and oxidation. Nanocellulose, inheriting the properties of cellulose, can offer new properties due to nanoscale effects, in terms of high specific surface area and porosity. The oxidation of cellulose can provide more active sites on the cellulose chains, improving its functionalization and broadening applications. Two kinds of oxidation and their corresponding applications are described in this thesis: periodate oxidation and Oxone® oxidation. 2,3-dialdehyde cellulose (DAC) beads were prepared from Cladophora nanocellulose via periodate oxidation, and were further modified with amines via reductive amination. Several diamines were selected as possible crosslinkers to produce porous DAC beads, which showed higher porosity, stability in alkaline solution and enhanced thermal stability. After functionalization of DAC beads with L-cysteine (DAC-LC), thiol, amine and carboxyl groups were introduced into the DAC beads, endowing the DAC-LC beads with high adsorption capacity for palladium. The synthesized DAC-LC beads were character­ized with SEM, FTIR, XPS, TGA, BET and XRD and the palladium adsorption process was investigated. Chitosan was employed as a crosslinker in functionalization of DAC beads (DAC-CS). The conditions for the synthesis of DAC-CS beads were screened and verifying the stability of the beads in alkaline solution. The DAC-CS beads produced were investigated using SEM, FTIR, XPS, TGA and BET, and the adsorption and desorption capacity of Congo red was studied, indicating DAC-CS beads have potential as sorbent. Oxone oxidation of cellulose is a novel one-pot oxidation method in which mainly the hydroxyl groups on C6 are oxidized to produce carboxylic acid groups on the cellulose chains. To increase the efficiency of Oxone oxidation, several reaction parameters were studied. Cellulose pulp and Cladophora nanocellulose were chosen as prototypes to investigate the effects of oxidation, and the physico­chemical properties of the oxidized products were characterized. Cellulose pulp, pretreated with Oxone oxidation, was disintegrated by homogenization to prepare cellulose nanofibers (CNF). The effect of pre­treat­ment on the preparation of CNF was studied, and the results indicated that Oxone oxidation was efficient in the production of CNF.

Les sophorolipides, appartenant à la famille des glycolipides produits par voie microbienne à l'échelle industrielle, possèdent un groupement COOH sensible au pH qui leur confèrent des propriétés d'auto-assemblage uniques. Dans ce travail, nous avons étudié deux variantes de cette molécules, une avec une chaîne alkyle saturée (C18:0 SL) et une avec des groupes acétyles sur la partie sucrée (C18:1a SL). Le C18:0 forme des rubans chiraux à pH < 7.5 que nous avons caractérisés avec des techniques de cryo microscopie, diffusion de la lumière, des neutrons et des rayons-X et de la RMN solide. Le composé mono-insaturé C18:1cis, étudié dans la littérature, s'auto-organise en micelles et ellipsoïdes sous les mêmes conditions que le C18:0 forme des rubans. A pH basique, la charge négative sur le COOH conduit à la formation de plaquettes pour les deux SL, C18:0 et C18:1cis. La molécule acétylée, C18:1a, ressemble dans son comportement au C18:1cis et forme des ellipsoïdes dont la longueur peut être modifiée avec le pH. Finalement, nous avons étudié l'effet du C18:0 sur la prolifération de cellules fibroblastes, pour une éventuelle application dans la cicatrisation de la peau. / Sophorolipids (SL), a family of industrially-scaled bolaform microbial glycolipids, possess a pH-sensitive COOH group and are expected to exhibit a unique self-assembly behavior. In this work, we have studied 2 different types of this molecule, whose chemical structure has been modified on the alkyl chain (leading to the saturated C18:0 SL) and on the sophorose moiety (leading to the acetylated C18:1a SL). The C18:0 SL forms chiral nanofibers only at pH below 7.5 and we have characterized them with powerful techniques such as cryo-TEM, light, neutron and X-Ray scattering and solid state NMR. Interestingly, the mono-unsaturated compound (C18:1cis) self-organizes into micelles and ellipsoids under the same conditions (pH < 7.5), as reported in the literature. At basic pH, the negative charge on the COOH group drives the self-assembly towards platelet-like objects for both, C18:0 and C18:1cis SL. The acetylated compound C18:1a resembles the C18:1cis SL and forms ellipsoids, whose length can be triggered with the pH. Finally, we have investigated cell viability tests of C18:0 SL to human cells (fibroblasts) in vitro for potential wound healing applications of this biosurfactant.

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