This thesis describes novel research using Portobello mushroom spores (PMS) as a biotemplate and reducing agent that may be used to produce nanocomposites and replicas with societal benefits. First, the use of PMS as a green eco-friendly bioreagent for the biosynthesis of Ag, Au and TiOx nanoparticles (NPs) and their hybrids is described. These have been characterised using SEM, TEM, XRD, FTIR, UV, SIMS, DLS and TGA (where a full list of acronyms is to be found on page iv). The spherical shape, location and mean diameter of the PMS-held (5-30nm) Ag and Au NPs were confirmed. PMS functional groups are comparable with those in plant sources and allow them to act as reducing/capping/stabilising agents. Second, the sequential biosynthesis of PMS-held Ca2+, CaCO3 and nanohydroxyapatite (nHAp) is described where surface nucleation and growth are facilitated by biotemplate surface hydrophilic polar groups (-OH and -COO-). XRD and HRTEM suggest that the nHAp so formed has lower crystallinity and greater directed growth in the (002) direction than commercial nHAp (e.g. Bio-Oss), making PMS-routes useful for the delivery of artificial bone (after subsequent PMS removal). Furthermore, PMS-held nHAp showed more rapid in-vitro mineralization in simulated body fluid (SBF). Third, it is shown that ascorbic acid (AA), haemoglobin (Hb) and insulin (In) can be loaded into/released by PMS through its cell walls faster than with synthetic hydrogels (PVA); the transdermal use of PMS nanocomposites is considered in the context of drug delivery nanotechnology, avoiding size-dependent toxicity. Fourth, it is shown by traditional diffusion and novel methods that the antimicrobial activity especially of Ag/PMS, but also TiOx/PMS and Ag-TiOx/PMS (but not Au/PMS) is good in the inhibition of the growth of E.coli and S.aureus bacteria. The highest activity of Ag/PMS is attributed to Agx+ release. Fifth, the synthesis of NPs/PMS and biomimetic TiOx/PMS has shown to lead to good photocatalysis for the removal of coloured organic pollutants (e.g. methyl orange) from water, with faster rates of removal in molecules/mg/s and turnover numbers (TON) (s-1) than commercial anatase-rutile TiO2 (P25) possibly as the texture of the titania replicas raises the number of multiple reflections of light.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-29T13:53:39Z No. of bitstreams: 1 GREYCE YANE HONORATO SAMPAIO - TESE (PPGCEMat) 206.pdf: 8427492 bytes, checksum: a008b21b874e092dc5037d0778bb1057 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T13:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GREYCE YANE HONORATO SAMPAIO - TESE (PPGCEMat) 206.pdf: 8427492 bytes, checksum: a008b21b874e092dc5037d0778bb1057 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Capes / A policaprolactona (PCL), utilizada como matriz biodegradável em combinação à nanohidroxiapatita (nHA), intrinsecamente bioativa, é uma alternativa promissora para a produção de matrizes tridimensionais (3D) porosas, visando a regeneração do tecido ósseo. No entanto, rotas de processamento visando otimizar a interação entre esses materiais devem ser investigadas. O objetivo deste trabalho foi desenvolver matrizes 3D de PCL/nHA estruturadas por esferas, via agregação por aquecimento a baixas temperaturas. Para isto, foram produzidas nHA por precipitação química via úmida, utilizando o Ca(NO3)2.4H2O e o (NH4)2HPO4 como precursores, conduzido à 80 °C (pH>10). Estas foram caracterizadas por difração de Raios X (DRX), espectroscopia na região no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A superfície das nHA foi modificada com ácido esteárico (AE), verificada pelos resultados de FTIR, MET e monitoramento de estabilidade. Esferas de PCL e PCL/nHA foram produzidas pelo método de emulsão simples com evaporação do solvente, o diclorometano, em 02 etapas, para obtenção de diâmetros entre 10-150 µm e maiores que 800 µm. Foram investigadas as influências da concentração de PCL, da adição de nHA com e sem AE, da concentração de álcool polivinílico e da velocidade de emulsificação. O material foi caracterizado por DRX, FTIR, microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (ATG), sendo calculado também o rendimento. Matrizes 3D porosas de PCL e de PCL/nHA foram produzidas e analisadas por microscopia ótica (MO), MEV e ensaios in vitro de bioatividade e de adesão celular. nHA deficientes em cálcio, em formato de haste (~47 nm x ~8 nm) e com superfície específica de 90,1 m2/g, foram obtidas. Esferas de PCL e PCL/nHA foram produzidas com diâmetros entre 2-3000 µm, densas ou porosas, contendo nHA distribuídas interna e externamente. Matrizes 3D foram obtidas a partir da agregação das esferas produzidas, estruturadas entre si a partir da formação de pescoços entre esferas adjacentes, com hierarquia de poros medindo até 1500 µm. As matrizes apresentaram capacidade bioativa e satisfatória adesão e desenvolvimento celular. Os resultados sugerem a aplicação vantajosa desses dispositivos para a regeneração de tecidos ósseos. / Polycaprolactone (PCL) have been largely used as a biodegradable matrix. This polymer in a combination with bioactive calcium deficient nanohydroxyapatite (CD-nHA) represent promising materials to be applied for bone tissue engineering. Nevertheless, processing routes to optimize the interaction between these materials should be investigated. Thus, the aim of this work was to develop PCL/nHA spherebased scaffolds structured by sinterization at low temperatures. For this, nHA were produced by wet chemical precipitation method, using the precursors Ca(NO3)2.4H2O and (NH4)2HPO4, conducted at 80 °C (pH>10). The powder was characterized by Xray diffraction (XRD), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM). nHA surface was modified with stearic acid (SA), verified with FTIR and TEM analysis and stability control in dichloromethane (DCM). PCL and PCL/nHA spheres were produced by oil-in-water and solid-in-oil-in-water emulsion solvent evaporation method. This production occurred in 02 steps, to obtain diameters ranging 10-150 µm and higher than 800 µm. The follow parameters were investigated: PCL concentration, nHA content with and without AE, polyvinyl alcohol concentration (stabilizing agent) and emulsification stirring. The material was characterized by DRX, FTIR, scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (ATG), and the percent yield was calculated. PCL and PCL/nHA porous scaffolds were produced and characterized by SEM, optical microscopy (MO), and in vitro bioactivity and cell adhesion assays. Calcium deficient nHA, shaped as rods (~47 nm x ~8 nm), with a specific surface of 90,1 m2/g was obtained. PCL and PCL/nHA spheres were produced with diameters ranging 2-3000 µm, dense or porous, containing nHA effectively distributed internally and at the surface. Scaffolds were successfully obtained by sintering the spheres at low temperatures. It was observed connections shaped as necks in adjacent spheres, and a hierarchical porous architecture with pores measuring up to 1500 µm. It was demonstrated satisfactory bioactivities capacity, cellular adhesion, and cellular development. Our results suggested the advantageous applicability of these scaffolds to bone tissue regeneration.

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.