Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kairin Ribeiro.pdf: 6162677 bytes, checksum: 0f20c9db1f4680a94411d055fb3f2d62 (MD5) Previous issue date: 2014-08-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Researches based on the mixture of synthetic with natural polymers have intensified in recent times. The idea of using polysaccharides nano or micro level with polyolefins is the new of this work. Three compositions of polypropylene and commercial citrus pectin was prepared in proportions of 1, 3 and 5%. A coupling agent was used, the graphitized polypropylene with maleic anhydride to advance interaction between natural and synthetic particles. The obtaining of particles in nanometric scale pectin was made from colloid mill grinding. Some particles arrived near 100nm and majority the particles reached scales around 300nm. The structural analysis by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy demonstrated an interaction between maleic anhydride and pectin despite clusters of hydrophilic particles that were seen by scanning electron microscopy In the X-ray diffraction, the presence of crystals of sugars were detected. These crystals may have caramelized because processing temperatures are close to 200 C and were detected by colorimetry. Based on the mechanical data, it is possible realize that pectin had a plasticizing effect on the synthetic polymer, corroborating the rheological data and thermogravimetric tests, considering that the addition of higher amount of particles produces more thermal stability of the synthetic polymer. / Os estudos baseados na mistura de polímeros sintéticos com polímeros naturais têm se intensificado nos últimos tempos. A ideia de usar polissacarídeos em nano ou micro escala junto com poliolefinas é a novidade deste trabalho. Foram preparadas três composições de polipropileno e pectina cítrica comercial em proporções de 1, 3 e 5%. Foi utilizado um agente compatibilizante, o polipropileno grafitizado com anidrido maleico para favorecer a interação entre partículas naturais e as sintéticas. A obtenção de partículas em escala nanométricas de pectina foi feita partir de moagem em moinho coloidal e chegou próxima da faixa de 100nm, pois as partículas atingiram escalas em torno de 300nm. A análise estrutural feita por infravermelho e difração de raios-X demonstrou que houve interação entre o anidrido maleico e a pectina apesar dos aglomerados de partículas hidrofílicas que foram percebidos através da microscopia eletrônica de varredura. Também a partir dos dados de difração de raios-X, a presença de cristais de açúcares foram detectados, que por colorimetria podem ter se caralemizado devido temperaturas de processamento estarem próximas de 200ºC. A partir dos dados mecânicos, é possível perceber que a pectina teve um efeito plastificante no polímero sintético, corroborando com dados reológicos e com os testes termogravimétricos, considerando que quanto maior adição de partículas, maior a estabilidade térmica do polímero sintético.

Melanina é um polímero constituído por uma grande heterogeneidade de monômeros tendo como característica comum a presença de grupos indóis. Por outro lado, a eumelanina produzida pela oxidação enzimática da tirosina é um polímero mais simples constituído principalmente de monômeros 5,6-dihidroxindol (DHI) e de indol-5,6-quinona (IQ). Tirosinase é a enzima chave na produção de melanina, sendo que a sua atividade cinética é medida em função da formação do intermediário dopacroma. Nanopartículas (NPs) de sílica são partículas nanométricas compostas de oxido de silício e são obtidas pelo processo sol-gel desenvolvido por Stöber de hidrólise e condensação de tetraetilortosilicato (TEOS), usando etanol como solvente em meio alcalino. As NPs foram funcionalizadas com 3-Aminopropiltrietoxissilano (ATPES) e depois com glutaraldeído. Este último permitiu a imobilização da tirosinase na superfície da sílica. Caracterizamos as NPs antes e após a reação da enzima, a atividade catalítica da enzima ligada à NP e o mecanismos de formação de melanina na superfície da sílica. As NPs foram caracterizadas por espectrofotometria de absorção e de reflectância, termogravimetria e microscopia eletrônica. A síntese da NP de sílica retornou partículas esféricas com 55nm de diâmetro e a funcionalização da partícula mostrou modificar eficientemente a sua superfície. A imobilização da tirosinase por ligação covalente foi de 99,5% contra 0,5% da adsorção física. A atividade da tirosinase foi caracterizada pela formação de dopacroma. O Km da enzima imobilizada não sofreu alteração em comparação com a tirosinase livre, mas a eficiência catalítica - que considera a eficiência recuperada - foi de apenas 1/3 para a enzima ligada covalentemente, significando que 2/3 das enzimas ligadas não estão ativas. Obtivemos NPs revestidas com melanina a partir de oxidação de tirosina solubilizada em duas preparações: NP com tirosinase ligada covalentemente na superfície e NP funcionalizada com glutaraldeido dispersa em solução de DHI e IQ. O revestimento de melanina foi na forma de um filme fino com espessura ~1,9nm, conferindo perfil de absorção luminosa equivalente ao da própria melanina. Mostramos que o mecanismo de polimerização passa pela oxidação da tirosina pela tirosinase, que gera intermediários oxidados (principalmente DHI e IQ) que vão para solução (mesmo quando a tirosinase está ligada covalentemente na sílica). Estes intermediários ligam-se ao glutaraldeido e a superfície da sílica passa a funcionar como ambiente de polimerização da melanina. / Melanin is a polymer consisting of a large heterogeneity of monomers having as a common feature the presence of indole groups. Contrarily, eumelanin produced by enzymatic oxidation of tyrosine is a simpler polymer consisting mainly of 5,6-dihidroxindol (DHI) and indole-5,6-quinone (IQ) monomers. Tyrosinase is the key enzyme in melanin production, and its kinetic activity is measured by the formation of the intermediate dopacroma. Nanoparticles (NPs) are made of silica nanoparticles of silicon oxide and are obtained by sol-gel method developed by Stöber of hydrolysis and condensation of tetraethylorthosilicate (TEOS), using ethanol as solvent in an alkaline medium. NPs were functionalized with 3-Aminopropyltriethoxysilane (ATPES) and then with glutaraldehyde. The latter allows the immobilization of tyrosinase on the silica surface. We characterized NPs before and after the reaction of the enzyme, the catalytic activity of the enzyme bound to the NP and melanin-forming mechanisms on the silica surface. NPs were characterized by absorption spectrophotometry and reflectance, electron microscopy and thermogravimetric analysis. The synthesis of silica NP returned spherical particles of 55nm diameter and particle functionalization showed efficiently modify its surface. The immobilization of tyrosinase by covalent bond was 99.5% versus 0.5% by physical adsorption. The activity of tyrosinase was characterized by the formation of dopacroma. The Km of the immobilized enzyme did not change compared to the free tyrosinase, but the catalytic efficiency - considering the recovered efficiently - was only 1/3 for the enzyme covalently bound, meaning that 2/3 of the enzymes are not connected active. We obtained melanin coated NPs from tyrosine oxidation in two preparations: NP with covalently bound tyrosinase in the NP surface and NP functionalized with glutaraldehyde dispersed in DHI and IQ solution. The melanin coating was in the form of a thin film with the thickness of ~ 1,9 nm, giving light absorption profile equivalent to that of melanin itself. We showed that the polymerization mechanism involves the oxidation of tyrosine by tyrosinase, which generates oxidized intermediates (especially DHI and lQ) that go into solution (even when tyrosinase is covalently bound to the silica). These intermediates bind the glutaraldehyde and the surface of the silica begins to function as an environment for melanin polymerization.

Pulsos ultracurtos de laser vêm sendo usados tanto para estudar e desenvolver processos ópticos não lineares em materiais, quanto para o seu processamento visando as mais diversas aplicações tecnológicas. Neste trabalho, estas duas áreas (estudos de não linearidades e processamento de materiais) foram exploradas em distintas amostras vítreas. Primeiramente, investigamos o espectro das propriedades ópticas não lineares de terceira ordem de vidros oxifluoroboratos de chumbo (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) em função da variação da composição. Os espectros não lineares foram determinados na região do visível e infravermelho próximo pela técnica de varredura-z, utilizando um sistema laser de Ti: safira (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) juntamente com um amplificador óptico paramétrico (470 a 2000 nm). Os resultados revelaram que a formação de oxigênios não ligantes favorece a resposta óptica não linear do material; o vidro com x = 50 apresentou as maiores não linearidades de terceira ordem, com índice de refração não linear de aproximadamente 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W para comprimentos de onda entre 470 a 1550 nm, e coeficiente de absorção de dois fótons da ordem de 1 cm/GW, na região de engrandecimento de ressonância. Estes resultados, associados com a análise do fator de mérito e medidas de limitação óptica, sugerem que esses vidros têm potencialidades para aplicações em limitadores de potência e chaves puramente ópticas. Com relação ao processamento de materiais, utilizamos a técnica de microestruturação com laser de femtossegundos para produzir microestruturas em vidros borato de chumbo e borosilicatos. Foi possível obter linhas na superfície destes materiais, cuja largura pode ser controlada no intervalo de 3 a 35 µm pela alteração das condições de focalização, energia e velocidade de varredura do feixe. Ainda, através da irradiação com pulsos de femtossegundos foi possível produzir nanopartículas de cobre, cujo tamanho está em torno de 15 nm, tanto no volume quanto na superfície de um vidro borosilicato. Observamos que existe uma combinação ótima entre a velocidade de varredura do laser e a temperatura de tratamento térmico que permite a formação dessas nanopartículas apenas nas regiões irradiadas. / Ultrashort laser pulses have been used to study and develop nonlinear optical processes in materials, as well as for their processing, aiming at several technological applications. In this work, both areas (study of optical nonlinearities and materials processing) were exploited for different glass materials. Initially, we have studied the third order nonlinear optical spectrum of lead oxifluoroborate glasses (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) as a function of the composition. The optical nonlinearities were determined from the visible to the near infrared employing the Z-scan technique, using a Ti: sapphire laser system (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) and an optical parametric amplifier (470 a 2000 nm) as excitation sources. The results revealed that the formation of non-bridging oxygens favors the nonlinear optical properties of the material; the glass with x = 50 presents the higher third order nonlinearities, exhibiting a nonlinear index of refraction of about 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W at the range of 470 - 1550 nm, and a two-photon absorption coefficient of approximately 1 cm/GW at the resonant enhancement region. Figure of merit analysis and optical limiting measurements suggest that these glasses have potential for applications in optical limiting and all-optical switching. Regarding materials processing, we have used femtosecond laser micromachining to produce microstructures in lead borate and borosilicate glasses. We were able to produce lines with controlled widths, from 3 - 35 µm, on the surface of the glasses by changing the focus, speed and energy of the laser beam. Moreover, using femtosecond laser pulses we obtained copper nanoparticles on the surface as well as in the bulk of a borosilicate glass. We have observed that there is an optimal combination between scanning speed and annealing temperature to promote the formation of nanoparticles at the regions irradiated by the laser.

Orientador: Frank Nelson Crespilho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2013

A bactéria gram-positiva Streptococcus agalactiae do grupo B (GBS) faz parte da microbiota normal do trato geniturinário humano, sendo um organismo comensal do corpo da mulher. No entanto, em mulheres grávidas, quando há alterações na composição microbiana do canal vaginal, pode ocorrer a proliferação e a infecção pelo GBS. Este microrganismo, em sua forma patogênica oportunista, pode infectar o neonato durante o parto natural, assim como contribuir para infecções urinárias e uterinas durante a gestação. O GBS já foi identificado como um dos responsáveis pela alta taxa de mortalidade neonatal, sendo um dos principais agentes de infecção em recém-nascidos no mundo. Ele também pode ser a causa de infecções nas gestantes, levando a várias complicações, como corioamnionite, endometrite e infecções do trato urinário e do sítio cirúrgico. Pode haver comprometimento da gestação e do feto, com abortamento, morte fetal intrauterina e ruptura da membrana coriônica, levando a parto prematuro - que pode resultar em outras consequências graves. Este trabalho foi desenvolver um modelo vacinal para mucosa sublingual, utilizando o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae como antígeno, encapsulado em Nanopartículas de quitosana. Para o estudo de otimização dos parâmetros de fermentação, para aumentar a produtividade de cápsula polissacarídica (PS) presente na superfície celular, utilizou-se o Banco de Dados Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). A adição do suplemento L-Prolina foi o que propiciou a principio, maior relação entre crescimento bacteriano e formação de cápsula polissacarídica. A purificação e extração da cápsula polissacarídica foi realizada com etapas sucessivas de ultra filtração tangencial e precipitação alcóolica dos contaminantes. As caracterizações físico-químicas: difração de raios-X (DRX), cromatografia gasosa (CGMS), ressonância magnética (NMR) e determinação de açúcares pelo método fenol-sulfúrico, foram realizadas para identificação da composição e estrutura monossacarídica de açucares. O PS isolado apresenta ramificações de fucose, manose, glicose, galactose e N-acetil-glucosamina, apresentando estrutura amorfa. A liofilização do polissacarídeo foi realizada para fins de concentração e conservação. A encapsulação do polissacarídeo acoplada quimicamente com OVA, em uma Nanopartícula de quitosana, teve como finalidade aumentar a mucoadesividade e possibilitar maior absorção do antígeno entre as células da junção epitelial das mucosas sublinguais. A partir da análise de DLS (Espalhamento dinâmico de luz), as Nanopartículas apresentaram dimensões entre 200 a 400 nm e o Potencial Zeta acima de 20. O índice de polidispersão (PDI) está dentro do esperado (abaixo de 0.3). A capacidade de encapsulamento em relação à OVA foi de 92,8% dos grupos que continham PS. O teste IgG sérica total mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior reatividade no teste de ELISA, pela Análise de Variância (ANOVA) com ferramenta de Bonferrone. O teste sIgA mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior concentração de anticorpo sIgA total. Como resultado e conclusão, o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae é um bom candidato a antígeno vacinal. / Gram-positive bacteria Streptococcus agalactiae group B (GBS) is part of the normal microbiota of the human genitourinary tract, being a commensal organism of the female body. However, in pregnant women, when there are changes in the microbial composition of the vaginal canal, GBS proliferation and infection may occur. This microorganism, in its opportunistic pathogenic form, can infect the neonate during natural childbirth, as well as contribute to urinary and uterine infections during pregnancy. The GBS has already been identified as one of the responsible for the high neonatal mortality rate, being one of the main agents of infection in newborns in the world. It can also be the cause of infections in pregnant women, leading to various complications such as chorioamnionitis, endometritis, and urinary tract and surgical site infections. There may be pregnancy and fetal impairment, with abortion, fetal intrauterine death, and rupture of the chorionic membrane, leading to premature labor - which can result in other serious consequences. This work was to develop a vaccine model for sublingual mucosa using the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae as antigen, encapsulated in chitosan nano particles. For the study of optimization of the fermentation parameters, the Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) database was used to increase the productivity of polysaccharide capsule (PS) present on the cell surface. The addition of the L-Proline supplement gave rise to a higher ratio between bacterial growth and polysaccharide capsule formation. The purification and extraction of the polysaccharide capsule was performed with successive stages of tangential ultrafiltration and alcoholic precipitation of the contaminants. The physicochemical characterization of X-ray diffraction (XRD), gas chromatography (CGMS), magnetic resonance (NMR) and determination of sugars by the phenol-sulfuric method were performed to identify the composition and monosaccharide structure of sugars. The isolated PS presents branches of fucose, mannose, glucose, galactose and N-acetyl-glucosamine, presenting amorphous structure. Lyophilization of the polysaccharide was performed for concentration and conservation purposes. The encapsulation of the polysaccharide coupled chemically with OVA in a chitosan nano particle was aimed at increasing mucoadhesiveness and allowing greater absorption of the antigen between the cells of the sublingual mucosal epithelial junction. From the analysis of DLS (dynamic light scattering), the nanoparticles presented dimensions between 200 to 400 nm and the Zeta potential above 20. The polydispersity index (PDI) is within the expected range (below 0.3). The encapsulation capacity for OVA was 92.8% of the groups containing PS. The total serum IgG test showed that the G2 group (Nano particle with Polysaccharide and Protein coupled) was the one that had the highest reactivity in the ELISA test, by Analysis of Variance (ANOVA) with Bonferrone tool. The sIgA test showed that the G2 group (Nanoparticle with Polysaccharide and Protein coupled) had the highest concentration of total sIgA antibody. As a result and conclusion, the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae is a good candidate for vaccine antigen.

A bactéria gram-positiva Streptococcus agalactiae do grupo B (GBS) faz parte da microbiota normal do trato geniturinário humano, sendo um organismo comensal do corpo da mulher. No entanto, em mulheres grávidas, quando há alterações na composição microbiana do canal vaginal, pode ocorrer a proliferação e a infecção pelo GBS. Este microrganismo, em sua forma patogênica oportunista, pode infectar o neonato durante o parto natural, assim como contribuir para infecções urinárias e uterinas durante a gestação. O GBS já foi identificado como um dos responsáveis pela alta taxa de mortalidade neonatal, sendo um dos principais agentes de infecção em recém-nascidos no mundo. Ele também pode ser a causa de infecções nas gestantes, levando a várias complicações, como corioamnionite, endometrite e infecções do trato urinário e do sítio cirúrgico. Pode haver comprometimento da gestação e do feto, com abortamento, morte fetal intrauterina e ruptura da membrana coriônica, levando a parto prematuro - que pode resultar em outras consequências graves. Este trabalho foi desenvolver um modelo vacinal para mucosa sublingual, utilizando o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae como antígeno, encapsulado em Nanopartículas de quitosana. Para o estudo de otimização dos parâmetros de fermentação, para aumentar a produtividade de cápsula polissacarídica (PS) presente na superfície celular, utilizou-se o Banco de Dados Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). A adição do suplemento L-Prolina foi o que propiciou a principio, maior relação entre crescimento bacteriano e formação de cápsula polissacarídica. A purificação e extração da cápsula polissacarídica foi realizada com etapas sucessivas de ultra filtração tangencial e precipitação alcóolica dos contaminantes. As caracterizações físico-químicas: difração de raios-X (DRX), cromatografia gasosa (CGMS), ressonância magnética (NMR) e determinação de açúcares pelo método fenol-sulfúrico, foram realizadas para identificação da composição e estrutura monossacarídica de açucares. O PS isolado apresenta ramificações de fucose, manose, glicose, galactose e N-acetil-glucosamina, apresentando estrutura amorfa. A liofilização do polissacarídeo foi realizada para fins de concentração e conservação. A encapsulação do polissacarídeo acoplada quimicamente com OVA, em uma Nanopartícula de quitosana, teve como finalidade aumentar a mucoadesividade e possibilitar maior absorção do antígeno entre as células da junção epitelial das mucosas sublinguais. A partir da análise de DLS (Espalhamento dinâmico de luz), as Nanopartículas apresentaram dimensões entre 200 a 400 nm e o Potencial Zeta acima de 20. O índice de polidispersão (PDI) está dentro do esperado (abaixo de 0.3). A capacidade de encapsulamento em relação à OVA foi de 92,8% dos grupos que continham PS. O teste IgG sérica total mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior reatividade no teste de ELISA, pela Análise de Variância (ANOVA) com ferramenta de Bonferrone. O teste sIgA mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior concentração de anticorpo sIgA total. Como resultado e conclusão, o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae é um bom candidato a antígeno vacinal. / Gram-positive bacteria Streptococcus agalactiae group B (GBS) is part of the normal microbiota of the human genitourinary tract, being a commensal organism of the female body. However, in pregnant women, when there are changes in the microbial composition of the vaginal canal, GBS proliferation and infection may occur. This microorganism, in its opportunistic pathogenic form, can infect the neonate during natural childbirth, as well as contribute to urinary and uterine infections during pregnancy. The GBS has already been identified as one of the responsible for the high neonatal mortality rate, being one of the main agents of infection in newborns in the world. It can also be the cause of infections in pregnant women, leading to various complications such as chorioamnionitis, endometritis, and urinary tract and surgical site infections. There may be pregnancy and fetal impairment, with abortion, fetal intrauterine death, and rupture of the chorionic membrane, leading to premature labor - which can result in other serious consequences. This work was to develop a vaccine model for sublingual mucosa using the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae as antigen, encapsulated in chitosan nano particles. For the study of optimization of the fermentation parameters, the Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) database was used to increase the productivity of polysaccharide capsule (PS) present on the cell surface. The addition of the L-Proline supplement gave rise to a higher ratio between bacterial growth and polysaccharide capsule formation. The purification and extraction of the polysaccharide capsule was performed with successive stages of tangential ultrafiltration and alcoholic precipitation of the contaminants. The physicochemical characterization of X-ray diffraction (XRD), gas chromatography (CGMS), magnetic resonance (NMR) and determination of sugars by the phenol-sulfuric method were performed to identify the composition and monosaccharide structure of sugars. The isolated PS presents branches of fucose, mannose, glucose, galactose and N-acetyl-glucosamine, presenting amorphous structure. Lyophilization of the polysaccharide was performed for concentration and conservation purposes. The encapsulation of the polysaccharide coupled chemically with OVA in a chitosan nano particle was aimed at increasing mucoadhesiveness and allowing greater absorption of the antigen between the cells of the sublingual mucosal epithelial junction. From the analysis of DLS (dynamic light scattering), the nanoparticles presented dimensions between 200 to 400 nm and the Zeta potential above 20. The polydispersity index (PDI) is within the expected range (below 0.3). The encapsulation capacity for OVA was 92.8% of the groups containing PS. The total serum IgG test showed that the G2 group (Nano particle with Polysaccharide and Protein coupled) was the one that had the highest reactivity in the ELISA test, by Analysis of Variance (ANOVA) with Bonferrone tool. The sIgA test showed that the G2 group (Nanoparticle with Polysaccharide and Protein coupled) had the highest concentration of total sIgA antibody. As a result and conclusion, the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae is a good candidate for vaccine antigen.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4583.pdf: 2193987 bytes, checksum: a9b3822b8425223d19c05e613a4895db (MD5) Previous issue date: 2012-05-29 / The biological contamination causes a great depth of concern in the polymers industry, whose materials are used for food packaging. Most of the bacteria are associated to a biofilm; complex microbial ecosystem, well structured; thus, it is essential to search for alternatives which can provide the reduction of biofilm accumulation on the surface. One of the alternatives is the usage of nanomaterial for such control. One example of such material is the silver nanoparticle. The human activities produce a lot of residue which have hard decomposition. Research and production with biodegradable plastic open space to a new market by being driven to ecological awareness. One example of such plastic is Poli (lactic acid) (PLA). The aim of such research was to evaluate the anti-bacterial, biodegradable and inhibitory action in the shaping of biofilms on the modified PLA with silver nanoparticle in concentrations of 0,3, 0,5, 1,0 and 1,5 %. Standard strain Staphylococcus aureus and Escherichia coli were used for the antibacterial activity evaluation, through the Japanese regulation JIS Z 2801:2000. For the biofilm inhibition evaluation, the samples were incubated with biofilm forming strains from S. aureus, E. coli and Pseudomonas aeruginosa in a constant shaking and evaluated in 1, 3 and 7 days. The samples were buried with a humidity air system for observation of natural degradation in organic soil, in favor of its bacterial growing for 328 days. The results show that the silver antibacterial action was around 70% for E. coli and a small inhibition of biofilm was observed on the third day for E. coli and P. aeruginosa. The PLA natural biodegradation was stable for the mass loss as well as he significantly loss of molar mass. The analysis of the compound presented good distribution and bad dispersion, which could have influenced on the antibacterial activity. New process methods for the nanoparticle incorporation must be carried out for better dispersion and availability of PLA silver surface. / A contaminação biológica causa grande preocupação na indústria de polímeros, cujos materiais são usados para embalagens de alimentos. A maior parte das bactérias se encontra associadas a um biofilme; complexo ecossistema microbiano, bem estruturado; sendo assim, é essencial buscar alternativas que proporcionem a redução do acúmulo de biofilme nas superfícies. Uma das alternativas é o uso de nanomateriais para tal controle. Um exemplo deste material é a nanopartícula de prata. As atividades humanas produzem muito resíduos de difícil decomposição. Impulsionada pela consciência ecológica, as pesquisas e produção com plásticos biodegradáveis ganham espaço. Exemplo de tal plástico é o Poli (ácido lático) (PLA). O objetivo desta pesquisa foi avaliar a ação antibacteriana, biodegradante e a inibitória na formação dos biofilmes sobre o PLA modificado com nanopartícula de prata nas concentrações de 0,3, 0,5, 1,0 e 1,5 %. Foram utilizadas cepas padrão de Staphylococcus aureus e Escherichia coli para a avaliação da atividade antibacteriana, através da norma japonesa JIS Z 2801:2000. Para a avaliação da inibição do biofilme as amostras foram incubadas com cepas formadoras de biofilme de S. aureus, E. coli e Pseudomonas aeruginosa em constante agitação e avaliadas em 1, 3 e 7 dias. Para a observação da degradação natural em solo orgânico as amostras foram enterradas com um sistema de ar e umidade, favorável ao crescimento bacteriano por 328 dias. Os resultados mostraram que a ação antibacteriana da prata foi de aproximadamente 70 % para E. coli e uma pequena inibição do biofilme foi observada no terceiro dia para E. coli e P. aeruginosa. A biodegradação natural do PLA foi estável para a perda de massa e foi observada redução significativa de massa molar. A análise do composto apresentou boa distribuição e má dispersão, que pode ter influenciado na atividade antibacteriana. Novos métodos de processamento para a incorporação das nanopartículas devem ser realizados para melhor dispersão e disponibilidade da prata na superfície do PLA.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-05-02T11:56:47Z No. of bitstreams: 1 DissNESS.pdf: 3543889 bytes, checksum: 8aff5fb0c19f74c48e698260a94c29d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-04T12:15:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissNESS.pdf: 3543889 bytes, checksum: 8aff5fb0c19f74c48e698260a94c29d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-04T12:15:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissNESS.pdf: 3543889 bytes, checksum: 8aff5fb0c19f74c48e698260a94c29d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T12:21:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissNESS.pdf: 3543889 bytes, checksum: 8aff5fb0c19f74c48e698260a94c29d2 (MD5) Previous issue date: 2015-10-08 / Outra / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The titanium dioxide nanoparticles (NP-TiO2) has achieved into aquatic ecosystems through different sources, such as sewer and leaching. Abiotic factors such as pH, ionic strength, water hardness may change the chemical aggregation of NPs as well as the bioavailability of metals in waters result of speciation and /or complexation with other compounds. Considering the pH variations can occur in the environment naturally or as a result of ecological accidents and the increasing use of NP-TiO2 in many different industries, this study aimed to determine the CL-50; 48 hours of NPTiO2 in different pH (acidic, neutral and basic) in juvenile Prochilodus lineatus (curimbatá) and evaluating the effects of exposure to sublethal NP-TiO2 these pH using biochemical, physiological and morphological biomarkers. After sensitivity test with KCl, the animals were tested with different concentrations of NP-TiO2 at pH 5.0, 7.0 and 8.0 for 48 hours to determine the CL-50; 48h. Subsequently, the animals were exposed to 1 mg L-1 NP-TiO2 for 48 hours at different pH. After the exposure period, blood samples were obtained via caudal puncture for ion plasma analysis and hematologic variables, and samples of gills were collected and fixed. The analytical characterization of NP-TiO2 suggest the aggregation ability are modified of the NP at different pH and at pH 5.0, the hydrodynamic diameter of the NP is much larger then the others pH, which may have create difficults for the entry of NP in organisms and caused less damage. The NP-TiO2 were considered non-toxic in pH 5,0, 7,0 and 8,0. Exposure to NP-TiO2 pH 5.0 and ionic imbalance caused in the exposed animals, possibly due to changes in the concentration of Cl- ions. Exposure to pH 5.0 and 8.0 and NP-TiO2 at pH 7.0 inhibited AC enzyme. In animals exposed to NP at pH 5.0 were not identified cloride cells with crypt surface, possibly due the blocking of these surfaces by the large NP aggregates. Changes in concentrations of ROS and SOD, CAT and GCL activity may indicate an imbalance in antioxidant system due to different pH and NPTiO2 exposure. NP exposure caused major damage at pH 7.0, where have lower hydrodynamic diameter , supporting the hypothesis that the smaller the size of the cluster,it’s easier the NP enter the body of the exposed animals. / As nanopartículas de dióxido de titânio (NP-TiO2) têm alcançado os ecossistemas aquáticos através de diferentes fontes, como esgotos e lixiviação das culturas agrícolas. Fatores abióticos como pH, força iônica, dureza da água podem alterar a agregação química das NPs e a biodisponibilidade de metais nas águas. Considerando as variações de pH que podem ocorrer no ambiente, naturalmente ou não, e a crescente utilização de NP-TiO2 nos mais diferentes segmentos industriais, o presente estudo teve por objetivo determinar a CL-50;48h das NP-TiO2 em diferentes pH (ácido, neutro e básico) em juvenis de Prochilodus lineatus (curimbatá) e avaliar os efeitos da exposição subletal a NP-TiO2 nesses pH, utilizando biomarcadores bioquímicos, fisiológicos e morfológicos. Após a realização do teste de sensibilidade com KCl, os animais foram submetidos a testes com diferentes concentrações de NP-TiO2 nos pH 5,0, 7,0 e 8,0 durante 48h para determinar a CL-50;48h. Posteriormente, os animais foram expostos à concentração de 1 mg L-1 de NP-TiO2 durante 48h nos diferentes pH. Após a exposição, amostras de sangue e de brânquias foram coletadas. Análises de caracterização das NP-TiO2 sugerem que em diferentes pH a capacidade de agregação das NP se modificam e que em pH 5,0, o diâmetro hidrodinâmico das NP é maior em relação aos outros pH, o que pode ter dificultado a entrada das NP nos organismos e causado danos menores. As NP-TiO2 foram consideradas não-tóxicas nos diferentes pH. A exposição a NP-TiO2 e a pH 5,0 causou desequilíbrio iônico nos animais expostos, possivelmente em função das alterações na concentração de Cl-. A exposição a pH 5,0 e 8,0 e a NP-TiO2 em pH 7,0 inibiu a enzima anidrase carbônica. Nos animais expostos a NP em pH 5,0 não foram identificadas CC em cripta, possivelmente devido ao bloqueio das superfícies dessas CC pelos grandes agregados de NP. As alterações nas concentrações de espécies reativas de oxigênio e da atividade das enzimas superóxido dismutase, catalase e glutamato cisteína ligase podem indicar um desequilíbrio no sistema antioxidante. A exposição as NP causou danos maiores em pH 7,0, onde os agregados apresentam diâmetro hidrodinâmico menor, corroborando com a hipótese de que quanto menor o tamanho dos aglomerado, maior a facilidade das NP entrarem no organismo dos animais expostos.

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O estudo de remineralização, foi duplo-cego cruzado, realizado em quatro fases de três dias cada. Voluntários (n=12) usaram dispositivos palatinos contendo quatro blocos de esmalte bovino com lesões artificiais de cárie. A seguir foram distribuídos aleatoriamente nos seguintes grupos de tratamento: sem F/HMP/HMPnano (Placebo); 1100 ppm F (1100F); 1100F associado a 0,5% HMP microparticulado e nanoparticulado (1100F/HMP; 1100F/HMPnano). Os voluntários foram instruídos a escovar seus dentes naturais com os dispositivos palatinos na boca durante 1 min (3x/dia), de modo que os blocos foram tratados com slurry de dentifrícios. Após cada fase, determinou-se a porcentagem de recuperação de dureza de superfície (%SHR), recuperação integrada de dureza de subsuperfície (ΔIHR), recuperação mineral integrada (ΔIMR) e concentração de fluoreto (F) no esmalte. Os resultados foram submetidos a análise de variância de medidas repetidas seguido pelo teste Student-Newman-Keuls (p < 0,001). A superfície do esmalte tornou-se 68% mais remineralizada quando tratada com 1100F/HMPnano em comparação com 1100F (p < 0,001). O tratamento com 1100F/HMP e 1100F/HMPnano promoveu um aumento em ~ 23% e ~ 87% da ΔIHR quando comparado ao 1100F (p < 0,001). Além disso, ΔIMR foi de ~ 75% e ~ 33% maior para 1100F/HMPnano quando comparado a 1100F e 1100F/HMP, respectivamente (p < 0,001). O estudo de desmineralização foi duplo-cego cruzado, e consistiu em quatro fases (7 dias cada). Voluntários (n=12) usaram aparelhos palatinos contendo quatro blocos de esmaltes bovinos. O desafio cariogênico foi realizado pela solução de sacarose a 30% (6x/dia). Os tratamentos com os dentífricios (3x/dia) foram os seguintes: sem F/ HMP/HMPnano (Placebo); 1100 ppm F (1100F); 1100F associado a 0,5% HMP microparticulado e nanoparticulado (1100F/HMP; 1100F/HMPnano). Após sete dias determinou-se a porcentagem de perda de dureza de superfície (%SH), perda integrada de dureza subsuperfície (ΔKHN), cálcio (Ca), fósforo (P) e fluoreto (F) no esmalte. Além disso, no biofilme formado sobre os blocos analisou-se as concentrações de polissacarídeos extracelulares (EPS), F, Ca, P. Os resultados foram submetidos a análise de variância de medidas repetidas seguido pelo teste Student-Newman-Keuls (p < 0,001). Resultados: 1100F/HMPnano promoveu menor %SH e ΔKHN quando comparado aos demais grupos (p < 0,001). A adição de HMPnano a 1100F não aumentou a absorção de F e P no esmalte, mas aumentou significativamente as concentrações de Ca (p < 0,001). O grupo 1100F/HMPnano apresentou valores mais baixos de concentração de EPS quando comparado com 1100F (~ 70%) (p < 0,001). Todos os grupos foram supersaturados em relação a hidroxiapatita (HA). Somente, o grupo 1100F/HMPnano foi supersaturado em relação ao fluoreto de cálcio (CaF2) (p < 0,05). As atividades iônicas de íon fluoreto de cálcio (CaF+) e fluoreto de hidrogênio neutro (HF0) para o grupo 1100F/HMPnano foram significativamente maiores quando comparadas aos demais grupos (p < 0,001). Conclui-se que a adição de HMPnano a um dentifrício convencional promoveu um efeito remineralizador significantemente maior em lesões artificiais de cárie e demonstrou um maior efeito protetor contra a desmineralização e variáveis do biofilme in situ. / The aim of this study was to evaluate the effect of a conventional fluoride toothpaste (1100 ppm F) containing nano-sizeds of sodium hexametaphosphate (HMPnano) on the remineralization of artificial caries lesions and enamel demineralization and biofilm in situ. The remineralization study was double-blinded crossed, performed in 4 phases of 3 days each. Volunteers (n = 12) used palatal devices containing four blocks of bovine enamel with artificial lesions of caries. They were then randomly assigned to the following treatment groups: without F/ HMP/HMPnano (Placebo); 1100 ppm F (1100F); 1100F associated with 0.5% HMP microparticulate and nano-sized (1100F/HMP; 1100F/ HMPnano). The volunteers were instructed to brush their natural teeth with the palatine devices in the mouth for 1 min (3x/day), so that the blocks were treated with slurry of toothpastes. After each phase, the percentage of surface hardness recovery (%SHR), integrated recovery of subsurface hardness (ΔIHR), integrated mineral recovery (ΔIMR) and fluoride (F) concentration in the enamel were determined. The results were subjected to analysis of variance of repeated measures followed by Student-Newman-Keuls test (p < 0.001). The enamel surface became 68% more remineralized when treated with 1100F/ HMPnano compared to 1100F (p < 0.001). Treatment with 1100F/HMP and 1100F/ HMPnano promoted an increase in ~ 23% and ~ 87% of ΔIHR when compared to 1100F (p < 0.001). In addition, ΔIMR was ~ 75% and ~ 33% higher for 1100F/HMPnano when compared to 1100F and 1100F/HMP, respectively (p < 0.001). The study of demineralization was double-blinded crossed, and consisted of four phases (7 days each). Volunteers (n = 12) used palatal appliances containing four blocks of bovine enamel. The cariogenic challenge was accomplished by the solution of sucrose 30% (6x/day). Treatments with the toothpaste (3x/day) were as follows: without F/HMP/HMPnano (Placebo); 1100 ppm F (1100F); 1100F associated with 0.5% HMP microparticulate and nano-sized (1100F/HMP; 1100F/HMPnano). After 7 days the percentage of surface hardness loss (%SH), integrated loss of subsurface hardness (ΔKHN), calcium (Ca), phosphorus (P) and fluoride (F) in the enamel were determined. The results were submitted to analysis of variance of repeated measurements followed by the Student-Newman-Keuls test (p < 0.001). The results were analyzed using the Student-Newman-Keuls test (p < 0.001). Results: 1100F/HMPnano promoted lower %SH and ΔKHN when compared to the other groups (p < 0.001). Addition of HMPnano to 1100F did not increase the absorption of enamel F, but significantly increased enamel Ca concentrations (p < 0.001). The 1100F/HMPnano group had lower values of EPS concentration when compared to 1100F (~ 70%) (p < 0.001). All groups were supersaturated with respect to hydroxyapatite (HA). Only, the 1100F/HMPnano group was supersaturated relative to calcium fluoride (CaF2) (p < 0.05). The ionic activities of calcium fluoride ion (CaF+) and neutral hydrogen fluoride (HF0) for the 1100F/HMPnano group were significantly higher when compared to the other groups (p < 0.001). It was concluded that the addition of HMPnano to a conventional toothpaste promoted a significantly greater remineralizing effect on artificial caries lesions and demonstrated a greater protective effect against demineralization and biofilm in situ. / 16/03148-7

O desenvolvimento de filmes à base de biopolímeros tem sido bastante estudado devido aos problemas ambientais causados pelas embalagens de plásticos sintéticos. Dentre os biopolímeros, merece destaque a gelatina, que tem excelente propriedade filmogênica. Entretanto, até o presente momento, os filmes de gelatina apresentam limitações de propriedades mecânicas e, tem elevada sensibilidade à umidade. Uma alternativa para melhorar as propriedades desses filmes pode ser a utilização de nanopartículas como carga de reforço. Assim, os objetivos desta tese foram o desenvolvimento e a caracterização de filmes à base de gelatina, reforçados com nanopartículas. Especificamente, foram objetivos os seguintes estudos: avaliação do efeito da concentração de gelatina sobre as propriedades reológicas das soluções formadoras de filmes e de algumas propriedades físicas de filmes de gelatina, preparados com essas soluções formadoras de filmes com um aplicador automático de filmes; e estudo dos efeitos das concentrações de gelatina e de montmorilonita sobre as propriedades físicas de filmes nanocompósitos e de suas soluções formadoras. Em ambos os estudos, os filmes foram caracterizados imediatamente após a secagem e depois de 7 dias de acondicionamento. As soluções formadoras de filmes (SFF) foram preparadas com gelatina e glicerol, e as soluções formadoras de nanocompósitos (SFN), pela mistura de uma solução de gelatina com uma dispersão de montmorilonita em água, em ambos os estudos, em proporções e temperaturas convenientes. Após a homogeneização, as SFF ou SFN foram resfriadas até a temperatura adequada para aplicação em suportes de plexiglass com a ajuda de um espalhador automático de filmes, acoplado a um banho ultratermostatizado. A altura do espalhador foi mantida constante em 1,5 mm, e a velocidade de espalhamento foi fixada em 35 mm/segundo. Em seguida, as SFF ou SFN foram desidratadas a 30ºC por 24h, em estufa com circulação de ar. No primeiro estudo, as SFF foram preparadas com 5, 8, 11 e 14g de gelatina/100g de SFF e 30 g de glicerol/100g de gelatina, e na segunda parte da tese, as SFN foram preparadas com 5 e 8g de gelatina/100g de SFN, 30 g de glicerol/100g de gelatina e 0, 5, 10 e 15g de montmorilonita/100g de gelatina. As propriedades reológicas das SFF e SFN foram estudadas com testes estacionários e dinâmicos. As propriedades reológicas dasdispersões de montmorilonita em água também foram estudadas, bem como a determinação do tamanho médio das partículas e do potencial zeta. Os filmes foram caracterizados para conhecimento da espessura, umidade, propriedades mecânicas (testes de tração e perfuração), transições de fase, microestrutura das superfícies e da criofratura, cristalinidade, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), hidrofobicidade, isoterma de sorção de vapor de água, solubilidade em água, permeabilidade ao vapor de água, ao O2 e CO2, cor, opacidade, brilho e propriedade de barreira a luz/UV, segundo os objetivos específicos de cada estudo. Em relação ao primeiro estudo, observou-se que a concentração de gelatina na SFF influenciou fortemente todas as propriedades reológicas e inclusive, as transições sol-gel e gel-sol, determinadas nos testes dinâmicos com varredura de temperatura. A concentração de gelatina na SFF aumentou linearmente a espessura dos filmes, sem, contudo afetar nitidamente a umidade, as transições de fases e nem as propriedades mecânicas obtidas nos testes de tração. A força na perfuração aumentou, mas esse efeito foi devido ao aumento da espessura dos filmes. Em relação ao estudo sobre nanocompósitos de gelatina, observou-se inicialmente que a montmorilonita dispersa em água apresentou diâmetro médio entre 204 e 344 nm, e potencial zeta variando em torno de -43mV. A carga de nanopartícula não afetou a viscosidade da dispersão em água, mas influenciou fortemente as propriedades reológicas e de transições de fases das SFN. A carga de nanopartículas também influenciou a espessura, as propriedades mecânicas e a hidrofobicidade dos filmes nanocompósitos, sem uma função nítida. Comportamento similar foi observado nos resultados da calorimetria diferencial de varredura, embora o padrão de cristalinidade, os espectros de FTIR e as microestruturas dos filmes tenham variado com a carga de montmorilonita. O filme nanocompósito produzido com 5g de gelatina/100g de SFN e 5g de montmorilonita/100g de gelatina apresentou melhores propriedades mecânicas e menor solubilidade em água. Esse filme foi submetido a caracterizações complementares com resultados típicos de filmes de gelatina. No geral, pode-se concluir que a montmorilonita pode melhorar as propriedades dos filmes de gelatina, porém, mais estudos serão necessários para se garantir perfeita dispersão da nanopartícula na matriz do filme. / The development of films based on biopolymers has been widely studied due to the environmental problems caused by synthetic plastic packaging. Among biopolymers, gelatin has to be outlined as it has excellent filmogenic properties. However, until now, the gelatin films have mechanical properties limitations and, high humidity sensitive. An alternative to improve the properties of these films may be the use of nanoparticles as load. Thus, the objectives of this thesis were the development and characterization of gelatin-based films, charged with nanoparticles. Specifically, the objectives were the following studies: evaluation of the effect of gelatin concentration on the rheological properties of the film-forming solutions and on some physical properties of the gelatin films prepared with those film forming solutions using a automatic spreader; and the study of the effect of the gelatin and montmorillonite concentrations on the physical properties of nanocomposite films and their film forming solutions. In both studies, the films were characterized immediately after drying and then after 7 days of conditioning. The film forming solutions (FFS) were prepared with gelatin and glycerol, and the nanocomposite film forming solutions (NFS), by blending the gelatin solution with the montmorillonite dispersion in water, for both studies, in convenient proportions and temperatures. After homogenization, the FFS or NFS were cooled to a proper temperature and applied on plexiglass plates with the help of an automatic spreader, attached to an ultra thermostatized bath. The height of the spreader was kept constant at 1.5 mm, and the spreading speed fixed at 35 mm/second. After that, the FFS or NFS were dehydrated at 30ºC for 24h, in an oven with air circulation. In the first study, the FFS were prepared with 5, 8, 11 and 14g of gelatin/100g of FFS and 30g of glycerol/100g of gelatin, and in the second part of the thesis, the NFS were prepared with 5 and 8g of gelatin/100g of NFS, 30 g of glycerol/100g of gelatin and 0, 5, 10 and 15g of montmorillonite/100g of gelatin. The rheological properties of the FFS and NFS were studied by steady and dynamic tests. The rheological properties of the montmorillonite dispersions in water were also studied, along with the average particle size and zeta potential determinations. The films were characterized to determine thickness, water content, mechanical properties (tensile and puncture tests), phase transitions, surface and cryo-fracture microstructure, crystallinity, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), hydrophobicity, water vapor sorption isotherm, solubility in water, water vapor, O2 and CO2 permeabilities, color, opacity, gloss, and light/UV barrier properties, according to the objectives of each study. Regarding the first study, it was observed that the gelatin concentration in the FFS strongly influenced the rheological properties and even the sol-gel and gel-sol transitions, determined by the dynamic temperature scanning tests. The gelatin concentration provoked linear increasing of films thickness without, however, affecting discernibly the water content, the phase transitions neither the mechanical properties determined by the tensile tests. The puncture force increased, but this effect was due to the thickness increasing of the films. Regarding the gelatin nanocomposites study, it was initially observed that the montmorillonite dispersed in water had average diameter between 204 and 344 nm, and zeta potential varying around -43mV. The nanoparticle filling did not affect the viscosity of the water dispersion, but strongly influenced the rheological properties and the phase transitions of the NFS. The nanoparticle filling also affected the thickness, the mechanical properties and the hydrophobicity of the films, without a clear function. Similar behavior was observed for the differential scanning calorimetry results, although the crystalline pattern, the FTIR spectra and the microstructure of the films varied with the montmorillonite filling. The nanocomposite film produced with 5g of gelatin/100g of NFS and 5g of montmorillonite/100g of gelatin showed better mechanical properties and lower solubility in water. That film was submitted to further characterizations rendering results typical of gelatin films. In general, it can be concluded that the montmorillonite can improve the properties of gelatin films, however more studies will be necessary to guarantee the perfect dispersion of the nanoparticles within the film matrix.