Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-19Bitstream added on 2014-06-13T19:50:10Z : No. of bitstreams: 1 silva_an_me_sjrp.pdf: 5773853 bytes, checksum: 8d32b3256460ece4e4901a20da094ab8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O alginato é um polissacarídeo normalmente extraído de paredes celulares de algas marrons utilizado nas indústrias de alimentos, farmacêuticas e biotecnológicas. A produção é concentrada no cultivo de algas marinhas marrons, mas várias bactérias do gênero Pseudomonas e Azotobacter produzem alginato. A estrutura química dos alginatos produzidos por algas é similar aos sintetizados pela A. vinelandii. Esta bactéria também produz polímeros intracelulares como o poli-hidroxibutirato (PHB), conhecido como bioplástico. Neste trabalho estudou-se a produção simultânea do alginato e PHB pela A. vinelandii utilizando sacarose, glicose e melaço de cana-de-açúcar como fontes de carbono, além de diferentes parâmetros de fermentação em agitador orbital rotatório. Os valores ótimos para a produção destes compostos foram determinados pela metodologia de superfície de resposta (MSR). O 1º experimento realizado para as três fontes de carbono foi um planejamento fatorial fracionado 26-2 (variáveis independentes: concentração da fonte de carbono; concentração de acetato de amônio; concentração de citrato de amônio e ferro (III); pH; temperatura de incubação e tempo de incubação). O 2º experimento baseou-se nos valores ótimos de produção de PHB para cada fonte de carbono e resultou em um planejamento fatorial completo 33-0 (variáveis independentes: concentração da fonte de carbono; temperatura de incubação e tempo de incubação). Verificou-se que a maior produtividade de PHB (100 mg/g de célula/h) utilizando o melaço de cana-de-açúcar ocorreu no tempo de incubação de aproximadamente 10 h, a 60,0ºC e nas concentrações de sólidos solúveis entre 14,0 - 25,0%. A glicose apresentou uma maior produtividade de PHB (60 mg/g de célula/h) no tempo de incubação de aproximadamente 10 h, entre 23,0-26,0ºC e concentração de glicose... / The alginate is a polysaccharide extracted from cell walls of brown seaweed used in the industries of food, pharmaceutical and biotechnology. The production is concentrated in the brown seaweed cultivation, but several bacteria, Pseudomonas and Azotobacter genus, produce alginate. The chemical structure of alginate produced by algae is similar to those synthesized by A. vinelandii. This bacterium also produces intracellular polymers such as polyhydroxybutyrate (PHB), known as bioplastic. In this work the simultaneous alginate and PHB production by A. vinelandii using sucrose, glucose and sugar cane molasses as carbon source, and different fermentation parameters in orbital shaker was studied. The optimum values for the production of these compounds were determined by the response surface methodology (RSM). The 1st experiment conducted for the three carbon sources was a fractionated factorial design 26-2 (independent variables: the carbon source concentration; ammonium acetate concentration; ammonium citrate and iron (III) concentration; pH; temperature and incubation time). The 2nd experiment was based on optimum values for the production of PHB for each carbon source and resulted in a full factorial design 33-0 (independent variables: the carbon source concentration; temperature and incubation time). The highest PHB yield (100 mg/g cell/h) using sugar cane molasses as a carbon source was found in 10 h at 60.0 ºC and solids soluble concentrations between 14.0 and 25.0%. The glucose showed the highest PHB yield (60 mg/g cell/h) in approximately 10 h, at temperature between 23.0 – 26.0 ºC and glucose concentration between 48.0 and 62.0 g/L. The sucrose, showed the highest PHB yield (45 mg/g cell/h) in approximately 18 h, 60.0 ºC and sucrose concentration of 10.0 g/L. For the alginate productivity using the glucose was observed that the yield was more... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1831.pdf: 6632154 bytes, checksum: d9d90de595d72d589d4a2dec222ce6a1 (MD5) Previous issue date: 2008-03-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we sought to modify PHB, processing it in the melted state, and to evaluate the effect of the modifications on its mechanical properties and biodegradation characteristics. The following systems were therefore studied: a PHB/EVA blend, in a 90/10 ratio, with an ethylene-co-vinyl acetate copolymer containing 28% of VA; a PHB and PHB/EVA blend with 1% of Boron Nitride (BN) nucleant; a PHB and PHB/EVA blend with 0,35% of HPN nucleant ( Hyperform Nucleant ); and a PHB/EVA blend with 5% of Elvaloy PTW, which was used as a compatibilizer. These systems were characterized by thermal, mechanical, morphological and biodegradation analyses using the following techniques: Melt Flow Index (MFI), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TG), Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA), Size Exclusion Chromatography (SEC), Tensile Mechanical and Izod Impact (notched) Tests, Wide-Angle X-ray Diffraction (WAXD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Atomic Force Microscopy (AFM). The biodegradability test involved burying the samples in a suitable compost for 60, 120 and 180 days. The DCS analysis indicated that Boron Nitride was an effective nucleating agent for the PHB. However, the HPN did not act as a nucleant on this polymer, but instead, induced degradation of the PHB upon heating, as indicated by MFI, DSC and TG. Moreover, the addition of BN or even EVA did not improve the mechanical properties of PHB, and Elvaloy PTW did not act as a compatibilizing agent for the PHB/EVA blend. The HPN was found to interact antagonically with the PHB, which displayed extremely low impact strength values and widely dispersed results. The SEM and AFM analyses revealed poor distribution and inadequate dispersion of EVA in the PHB matrix. In addition, the AFM technique indicated that the PHB topography displayed the presence of pores, which undoubtedly, combined with the other factors, hindered its modification. Biodegradation was found to be strongly composition-dependent, since the addition of 10% of EVA to the PHB significantly accelerated the degradation of the PHB in this blend. In other words, the PHB probably exhibited disordered chain packing in the proximities of the EVA, facilitating the process of biodegradation by microorganisms. Hence, this study demonstrated the difficulty of modifying PHB, since it involves a variety of factors, as well as the possibility of developing PHB-based materials that biodegrade more or less rapidly according to the needs of a specific application. / Neste trabalho, buscou-se modificar o PHB utilizando-se do processamento no estado fundido, e avaliar o efeito das modificações sobre as propriedades mecânicas e características de biodegradação. Assim, os seguintes sistemas foram estudados: blenda PHB/EVA, na razão 90/10, com um copolímero etileno-co-acetato de vinila contento 28% de VA; PHB e blenda PHB/EVA com 1% do agente nucleante Nitreto de Boro (BN); PHB e blenda PHB/EVA com 0,35% do agente nucleante HPN ( Hyperform Nucleant ); blenda PHB/EVA com 5% de Elvaloy PTW, o qual foi utilizado como compatibilizante. Com estes sistemas foram efetuadas caracterizações térmicas, mecânicas, morfológicas e de biodegradação utilizando-se várias técnicas: medidas de Índice de Fluidez (MFI), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA), Cromatografia de Exclusão por Tamanho (SEC), Ensaios Mecânicos de Tração e de Impacto Izod com entalhe, Difração de Raio-X de Alto Ângulo (WAXS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM). O ensaio de biodegradabilidade foi efetuado enterrando-se as amostras em um composto apropriado por 60, 120 e 180 dias. Como evidenciado por DSC, o Nitreto de Boro mostrou-se como um agente nucleante efetivo para o PHB. Já o HPN não atuou como tal para este polímero, e conforme comprovado por MFI, DSC e TG, induziu à degradação do PHB mediante aquecimento. Em relação às características mecânicas, a adição de BN ou mesmo EVA não propriciou melhora nas propriedades mecânicas do PHB, e o Elvaloy PTW não atuou como agente compatibilizante para a blenda PHB/EVA. O HPN mostrou interação antagônica com o PHB, que exibiu valores de Resistência ao Impacto extremamente baixos e com grande dispersão dos resultados. Conforme demonstrado por MEV e AFM, não houve boa distribuição e adequada dispersão do EVA na matriz de PHB. Além disto, a técnica de AFM evidenciou que o PHB exibiu uma topografia com a presença de alguns poros, o que certamente em conjunto aos demais fatores dificultou a sua modificação. Em relação à biodegradação, esta mostrou-se fortemente dependente da composição, visto que a adição de EVA ao PHB, no teor de 10%, induziu a um aumento significativo na velocidade de biodegradação do PHB nesta blenda. Ou seja, provavelmente o PHB exibiu um empacotamento de cadeia desordenado nas proximidades do EVA, facilitando o processo de biodegradação por microrganismos. Assim, este estudo mostrou a dificuldade na modificação do PHB, visto que vários fatores estão envolvidos, e além disto, a possibilidade de desenvolver materiais baseados em PHB que se biodegradem mais ou menos rapidamente de acordo com a necessidade de uma aplicação específica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3487.pdf: 10138404 bytes, checksum: 13b93cd4409d1c88ac70e1d1996e4e50 (MD5) Previous issue date: 2010-12-15 / This study aimed to develop and characterize polymer blends using biodegradable and bioabsorbable polymers poly (hydroxybutyrate-co-valerate) PHBV with 12% valerate, and poly (ε-caprolactone) PCL, in order to make the PHBV less fragile for applications such as osteosynthesis devices. We studied the binary mixture of these polymers in the compositions PHBV / PCL (75/25 and 50/50). The polymer blends were prepared in order to simulate a large-scale industrial process, by extrusion followed by injection. The pure polymers and polymer blends were evaluated and characterized by: Melt Flow Index (MFI), Thermal Analysis (TG, DSC and DMTA), Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermal Test of the Heat Deflection Temperature (HDT), Mechanical Tests (impact, tensile and flexural), Size Exclusion Chromatography (SEC), analysis of in vitro degradation and Cytotoxicity Analysis, direct and indirect. The results obtained through different techniques indicated the immiscibility of PHBV / PCL blends. In terms of mechanical properties, the polymer blends analyzed indicated better characteristics than copolymer PHBV, presenting a less brittle behavior. In the in vitro study, in phosphate buffered saline solution with pH 7.3, the PHBV and PCL samples indicated a slow degradation behavior when compared to other bioabsorbable polymers. Along the degradation period, the polymers became more rigid, increasing the values of the Tensile Modulus of Elasticity. It was verified that, depending on the degradation period, there was a reduction in the values of molar masses of the samples studied. Through the cytotoxicity analysis, it was found that the pure polymers and the blends studied did not indicate indirect toxicity. However, the results indicated toxicity through the direct contact with the polymers studied, which may be related to the superficial characteristics thereof. / O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar blendas poliméricas utilizando os polímeros biodegradáveis e biorreabsorvíveis poli(hidroxibutirato-co-valerato) PHBV, com 12% de valerato, e poli(ε- caprolactona) - PCL, com a finalidade de tornar o PHBV menos frágil para aplicações tais como dispositivos de osteossíntese. Estudou-se a mistura binária desses polímeros nas composições PHBV/PCL (75/25 e 50/50). As blendas poliméricas foram preparadas de maneira a simular um processo industrial em grande escala, por extrusão seguida de injeção. Os polímeros puros e as blendas poliméricas foram avaliados e caracterizados por: Índice de fluidez (MFI), Análises Térmicas (TG, DSC e DMTA), Microscopia óptica, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Ensaio térmico de temperatura de deflexão ao calor sob carga (HDT), Ensaios mecânicos (impacto, tração e flexão), Cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), Análise de degradação in vitro e Análise de Citotoxicidade, indireta e direta. Os resultados obtidos através de diversas técnicas indicaram a imiscibilidade das blendas PHBV/PCL. Em termos das propriedades mecânicas, as blendas poliméricas estudadas apresentaram características melhores que o copolímero PHBV, apresentando comportamento menos frágil. No estudo in vitro, em solução tampão de fosfato salino com pH 7.3, as amostras de PHBV e de PCL mostraram um comportamento de degradação lenta quando comparados a outros polímeros biorreabsorvíveis. Em função do tempo de degradação os polímeros tornaram-se mais rígidos, aumentando assim os valores dos módulos de elasticidade em tração. Comprovou-se que, em função do tempo de degradação, houve uma redução nos valores das massas molares das amostras estudadas. Através da análise de citotoxicidade constatou-se que os polímeros puros e as blendas estudados não apresentaram toxicidade indireta. Porém, os resultados mostraram toxicidade por contato direto com os polímeros estudados, o que pode estar relacionado às características superficiais dos mesmos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3857.pdf: 19736919 bytes, checksum: 9770985ac3920a2894b8c061f67649f2 (MD5) Previous issue date: 2010-12-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / A current search for new materials that are economically viable and ecologically correct has led to the implementation of many studies aimed at improving the properties and processability of biodegradable polymers. This study sought to make viable the production of nano-biocomposites by conventional processing methods. It was selected a copolymer produced in Brazil from bacterial fermentation and completely biodegradable, poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) PHBV, having an organo-modified montmorilonite (OMMT) as nanofiller, and acetyl tributyl citrate (ATBC) as plasticizer. The processing parameters and the formulations were controlled, yielding materials with good mechanical and barrier properties, having high biodegradability and better processability. The nano-biocomposites were characterized by thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), size exclusion chromatography (SEC), wide angle X-ray scattering (WAXS), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), tensile, impact, permeability, and biodegradability tests. The results indicate that the addition of a plasticizer improved the processability and the mechanical properties of the nano-biocomposites. / A atual busca por novos materiais que sejam economicamente viáveis e ecologicamente corretos tem levado à realização de muitos estudos voltados à melhoria das propriedades e da processabilidade de polímeros biodegradáveis. Foram estudados nano-biocompósitos de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV)/montimorilonita modificada organicamente (OMMT) com a adição de plastificante (acetil tributil citrato - ATBC). Neste estudo foram controlados os parâmetros de processamento e as formulações, buscando obter materiais com boas propriedades mecânicas e de barreira, com alta biodegradabilidade e com maior facilidade de processamento. Este estudo mostrou que a nanocarga aumenta a estabilidade térmica, a barreira aos gases, a biodegradabilidade e as propriedades mecânicas do PHBV. A incorporação do plastificante leva a um aumento na faixa de processabilidade, porém não acarreta melhora na redução da fragilidade do PHBV. Tanto a nanocarga quanto o plastificante facilitam o processo de cristalização do PHBV. Ambos aditivos influenciam a estrutura cristalina da matriz, a nanocarga leva à redução na fração cristalina enquanto que o plastificante causa um alargamento na espessura dos esferulitos formados. A análise dos resultados de cromatografia por permeação em gel (GPC), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X de alto ângulo (WAXS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), propriedades mecânicas, de barreira aos gases e biodegradabilidade leva à conclusão de que a adição de plastificante aos nanobiocompósitos melhorou a processabilidade, não influenciou no estado de dispersão da carga nanométrica e aumentou a capacidade de deformação dos materiais submetidos à tensão. Com isso pode-se concluir que a adição de plastificante é uma boa alternativa para a processabilidade e alteração nas propriedades mecânicas dos nano-biocompósitos de PHAs.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1827.pdf: 6721890 bytes, checksum: 5cf441b067a707fc550eb62d9e64b631 (MD5) Previous issue date: 2008-05-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Plastics materials produced from petrochemicals are widely used due to their versatility, mechanical properties and low cost, but they cause environmental impact as a consequence of the accumulation of great amount of these conventional synthetic polymers. The problems caused by the waste disposal of these petrochemicals plastics impel the development, production and application of biodegradable polymers, however these polymers have high costs and nonsuitable mechanical and physical properties. Therefore, a study of polymeric blends and systems made of poly(hydroxyburyrate-co-valerate) PHBV, poly(butylyneadiapate-therefhtalate) Ecoflex® and corn starch, waxy corn starch and manioc starch has been done. These polymeric blends and systems were evaluated using the Melt Flow Index (MFI), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TG), Heat Deflection Temperature (HDT), Mechanical Tensile and Impact tests, Scanning Electron Microscopy (SEM) and biodegradation test. The results obtained indicate transesterification reactions verified by DSC and TGA, lack of adhesion between corn starch and PHBV as indicate by mechanical tests and SEM, disagreement between the values obtained in this study and the values indicated by the manufacturer concern to the Ecoflex® and good biodegradation results. This study therefore indicates that it is possible to obtain materials viable for short-term applications, with adequate physical and mechanical properties and biodegradation. / Os polímeros derivados do petróleo são amplamente utilizados devido à sua versatilidade, propriedades mecânicas e custo relativamente baixo, mas causam impacto ambiental como conseqüência da grande quantidade de resíduos lançados ao meio ambiente. Os problemas gerados pelo descarte de plásticos de origem petroquímica impulsionam o desenvolvimento, produção e aplicação de polímeros biodegradáveis. Entretanto, estes polímeros apresentam custo elevado e propriedades nem sempre satisfatórias. Portanto, neste trabalho fez-se um estudo das blendas e sistemas poliméricos formados por poli(hidroxibutirato-covalerato) PHBV, poli(butilenoadipato-tereftalato) Ecolfex® e amidos de milho, de milho ceroso e de mandioca. Estas blendas e sistemas poliméricos foram avaliados quanto ao Índice de Fluidez (MFI), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), Temperatura de Distorção do Calor (HDT), Ensaios mecânicos de tração e impacto, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaio de biodegradação. Os resultados obtidos através das diversas técnicas indicaram: existência de reações de transesterificação em todas as blendas e sistemas poliméricos através da análise de DSC e TG; baixa adesão matriz/carga nos sistemas contendo amido através dos ensaios mecânicos e MEV; valores discrepantes para o Ecoflex® quando comparado aos valores indicado pelo fabricante; bom resultado de biodegradação. Através deste estudo foi possível obter materiais para aplicação a curto prazo, a um custo viável, com propriedades físico-mecânicas e taxa de biodegradação adequadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2137.pdf: 7766711 bytes, checksum: 88d3e36866e5f75e39203419471c46e9 (MD5) Previous issue date: 2008-08-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The concept of environmentally correct products has been exhaustively discussed and, today, the use of biodegradable polymers appears as a feasible alternative for the problem of inadequate disposal of plastic waste products. Poly(hydroxybutyrate) PHB and the copolymer poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) PHBV are among the main members of the class of biodegradable polymers, which are thermoplastic polymers produced from a renewable source and 100% biodegradable. However, PHB and PHBV still present several limitations, such as stiffness and brittleness, low thermal stability, and a narrow process window. However, the thermal and mechanical performance of PHB and PHBV can be improved through the use of additives. In view of this fact, the objective of this study was to produce materials with properties optimized through the incorporation of a plasticizer, nucleant and thermal stabilizer to the PHBV copolymer. The formulations were subjected to the following tests: tensile and notched Izod impact tests, melt flow index, differential exploratory calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG). Additivation of the copolymers proved effective, usually resulting in adequate processability due to the presence of the nucleant and the improved physicomechanical properties provided by the plasticizer. The thermal stabilizer proved dispensable since the stability of the PHBV was not improved. A comparison was made of the results obtained in some properties for the two copolymers with different hydroxyvalerate contents. The copolymer containing more HV proved better than the other, even displaying greater compatibility with the most efficient additives. The biodegradability was evaluated based on mass loss, alterations in the mechanical tensile properties, and SEM analysis after 180 days in organic soil. The additivated formulations presented higher mass loss than the pure copolymer, indicating the feasibility of producing a copolymer with adequate physical and mechanical properties combined with the desired biodegradability. / Atualmente, quando o conceito de ambientalmente correto vem sendo amplamente discutido, o uso de polímeros biodegradáveis aparece como uma alternativa viável para o problema do descarte inadequado de produtos plásticos. O poli(hidroxibutirato) PHB e o copolímero poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato) estão entre os principais membros da classe dos polímeros biodegradáveis: são polímeros termoplásticos produzidos a partir de fonte renovável e 100% biodegradáveis. No entanto, o PHB e o PHBV ainda apresentam algumas limitações como rigidez e fragilidade, baixa estabilidade térmica e estreita janela de processamento. Uma melhora no desempenho térmico e mecânico do PHB e do PHBV podem ser obtidos por meio da utilização de aditivos. Diante disto, o presente trabalho buscou a obtenção de materiais com propriedades otimizadas através da incorporação de plastificante, nucleante e estabilizante térmico ao copolímero PHBV. As formulações foram submetidas a ensaios de tração e de impacto Izod com entalhe, índice de fluidez, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria (TG). A aditivação dos copolímeros mostrou-se eficiente resultando, em geral, em uma processabilidade adequada devido à presença de nucleante e em melhores propriedades físico-mecânicas proporcionada pela ação do plastificante. O estabilizante térmico utilizado não tornou o PHBV mais estável, revelando-se dispensável. Foi possível também a comparação dos resultados obtidos em algumas propriedades para os dois copolímeros com diferentes teores de hidroxivalerato. O copolímero com maior quantidade de HV mostrou-se superior ao outro, apresentando até mesmo maior compatibilidade com os aditivos selecionados como mais eficientes. Uma avaliação da biodegradabilidade foi realizada através da perda de massa, alterações nas propriedades mecânicas de tração e observação em MEV após 180 dias em solo orgânico. As formulações aditivadas apresentaram perdas de massa superior ao copolímero puro. Assim, verificou-se a possibilidade de obter um copolímero com características físico-mecânicas apropriadas mantendo a desejável biodegradabilidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340.pdf: 3564477 bytes, checksum: 3549bde0ca074e2d0a50a87e42dfacb9 (MD5) Previous issue date: 2004-10-25 / Universidade Federal de Minas Gerais / This work presents theoretical information and experimental data on the behavior of biodegradable polymers and blends of biodegradable PHB polymer with copolyesters that are also biodegradable. Binary mixtures were made of the biodegradable polymer poly(hydroxybutyrate) PHB and biodegradable copolyesters, Eastar Bio® and Ecoflex®, in the following PHB/copolyester compositions: 100/0, 90/10, 75/25, 50/50, and 0/100. For the PHB/copolyester blend of 75/25, modifications with 30% of wood powder in two different grain sizes were studied. The polymeric blends were prepared and their mechanical and thermal properties and morphology evaluated. An analysis of their biodegradation in soil was also made. It was found that the mechanical properties of PHB polymer are improved by incorporating 50% of copolyester into the polymeric blend. Analyses of the melt flow index also revealed that the three polymers studied here are unstable and degrade along time, a behavior displayed particularly strongly by Easter Bio. A thermal analysis by Differential Scanning Calorimetry indicated that these polymers have a very slow crystallization rate. A Dynamic Mechanical Thermal Analysis of the blends indicated they are immiscible, as indicated by two different Tg peaks very close to the Tg of the pure polymers. All the polymers subjected to the soil biodegradation tests underwent degradation with a loss in mass, although only superficial alterations which did not interfere in their mechanical properties occurred during the 90-day evaluation period. / Este trabalho apresenta informações teóricas e dados experimentais sobre o comportamento de polímeros biodegradáveis e de blendas do polímero biodegradável com copoliésteres também biodegradáveis. Efetuou-se a mistura binária do polímero biodegradável poli(hidroxibutirato) PHB e copoliésteres biodegradáveis, Eastar Bio® e Ecoflex®, nas composições PHB/copoliéster (100/0, 90/10, 75/25, 50/50, 0/100). Para a blenda PHB/copoliéster (75/25) foram estudadas modificações com 30% de pó-de-madeira, em duas granulometrias diferentes. Após preparadas, as blendas poliméricas foram avaliadas segundo as propriedades mecânicas e térmicas, e a morfologia. Foi realizada também análise de biodegradação em solo. Foi verificado que para melhorar as propriedades mecânicas do polímero PHB é necessário incorporar 50% de copoliéster na blenda polimérica. Verificou-se também através das análises de índice de fluidez, que os três polímeros estudados são instáveis e degradam ao longo do tempo, sendo que para o Eastar Bio este comportamento é muito acentuado. Através da análise térmica por Calorimetria Exploratória Diferencial notou-se que os polímeros possuem uma taxa de cristalização bem lenta. Pode-se perceber que as blendas formadas são imiscíveis, caracterizando-as pela técnica de Análise Térmica Dinâmico-Mecânica, isto é, há formação de dois picos de Tg distintos e bem próximos aos valores de Tg dos polímeros puros. Nos ensaios de biodegradação em solo, pode-se verificar que todos os polímeros submetidos ao teste degradaram-se com perda de massa, porém, para o tempo avaliado (90 dias) somente houve alteração superficial, não interferindo em suas propriedades mecânicas.

Orientador: Paulo Pinto Joazeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucchesi_Carolina_M.pdf: 3174282 bytes, checksum: b63549c83e46027b51da37ffd45ad2d7 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O copolímero Poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) tem sido intensamente estudado como substrato para a engenharia de tecidos, sendo conhecido como um poliéster hidrofóbico. A modificação da superfície por plasma é uma técnica efetiva e econômica para os materiais e tem ganhado crescente interesse da engenharia biomédica, por melhorar a biocompatibilidade da superfície. Neste estudo, avaliou-se as vantagens da modificação da superfície de membranas de PHBV tratadas por plasma de Oxigênio e Nitrogênio a fim de acelerar o processo de adesão e proliferação celular. O PHBV foi dissolvido em c1oreto de metileno à temperatura ambiente. Membranas de PHBV foram submetidas ao tratamento de plasma de Oxigênio e Nitrogênio, através de um gerador de plasma. As membranas foram esterilizadas por radiação UV por 30 min e colocadas em placas de 96 poços. Células Vero foram semeadas sobre as membranas, sendo determinada a proliferação celular sobre as matrizes, a citotoxicidade e adesão celular. Após 2, 24,48 e 120h de incubação, o crescimento e proliferação dos fibroblastos foram observados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises das membranas indicaram que o tratamento por plasma aumentou o ângulo de contato e a rugosidade, alterando a morfologia da superfície, e conseqüentemente, melhorou ocomportamento hidrofílico do polímero. A microscopia eletrônica de varredura das células Vero mostrou que as modificações da superfície proporcionaram melhor adesão, espalhamento e proliferação celular. O tratamento da superfície do polímero somado às suas propriedades químicas é um caminho para obtenção de estruturas aplicáveis a engenharia de tecido / Abstract: The copolymers poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid) (PHBV) are being intensely studied as a tissue engineering substrate. It is know that Poly(hydroxybutic) (PHB) and their copolymers are quite hydrophobic polyesters. Plasma-surface modification is an effective and economical surface treatment technique for many materiaIs and of growing interest in biomedical engineering. In this study we investigate the advantages of oxygen and nitrogen plasma treatment to modify the PHBV surface to enable the acceleration of Vero cell adhesion and proliferation. PHBV was dissolved in methylene chloride at room temperature. The PHBV membranes were modified by oxygen or nitrogen-plasma treatments using a plasma generator. The membranes were sterilized by UV irradiation for 30 min and placed in 96-well plates. Vero cells were seeded onto the membranes and their proliferation onto the matrices was also determined by cytotoxicity and cell adhesion assay. After 2, 24, 48 and 120h of incubation, growth of fibroblasts on matrices was observed by scanning electron microscopy (SEM). The analyses of the membranes indicated that the plasma treatment increased the contact angle and their roughness, it also changed the surface morphology, and consequently, enhanced the hydrophilic behavior of PHBV polymers. Scanning electron microscopy analysis of Vero cell adhered to plasma treated PHBV showed that the modified surface had allowed better cell attachment, spreading and growth than the untreated membrane. This combination of surface treatment and polymer chemistry is a valuable guide to prepare appropriated surface for tissue engineering application / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientadores: Sandra Cristina dos Santos Rocha, Nadia Rosa Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:37:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Godoi_FernandaCondide_M.pdf: 8309659 bytes, checksum: f684e63fdb8ecb9b104155ad92580055 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Polihidroxibutirato (PHB) é um poliéster completamente biodegradável e biocompatível. O interesse no desenvolvimento, produção e comercialização do PHB vem crescendo por ser um produto biodegradável e de produção integrada à cadeia de açúcar e álcool. A secagem é uma importante etapa do processo de produção do PHB, pois para o adequado pósprocessamento desse material deve-se garantir um teor de umidade limite de 0,5%. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo estudar uma tecnologia de secagem, em um produto inovador e de importância na preservação ambiental. Foi realizado um estudo da fluidodinâmica e dos mecanismos de secagem do PHB em um leito fluidizado pulsado rotativo (LFPR). A escolha do equipamento baseou-se no fato de que o PHB úmido é coesivo e não apresenta fluidização convencional de qualidade. O secador de LFPR utiliza a pulsação do ar para desfazer os aglomerados de PHB melhorando a circulação das partículas dentro do leito. O presente estudo também incluiu a caracterização física do material antes e após a secagem. Para os ensaios de caracterização em que os equipamentos não trabalham em presença de umidade, a liofilização do PHB foi a alternativa encontrada para se caracterizar o material antes da secagem. O PHB apresentou um excelente comportamento fluidodinâmico em LFPR. A frequência de pulsação de 10 Hz foi a que apresentou comportamento mais favorável, com queda de pressão moderada e patamares de estabilidade. Por meio dos ensaios fluidodinâmicos foi possível determinar a velocidade de mínima fluidização vigorosa pulsada (VMV), parâmetro que ajudou a estabelecer a velocidade empregada para os experimentos de secagem. Durante a secagem do PHB foi avaliada a influência que a temperatura, velocidade e frequência de pulsação do ar exercem na cinética de secagem. Verificou-se excelente contato entre as partículas de PHB e o ar aquecido, com elutriação somente nos primeiros 10 minutos de secagem. As curvas de secagem do PHB indicaram períodos de taxa de secagem constante e decrescente. A temperatura e a velocidade do ar influenciaram positivamente o processo. Além disso, foi detectada a existência de um outro solvente além da água nas amostras de PHB, por meio da comparação entre as curvas de secagem obtidas com medidas de umidade feitas em estufa e em Karl Fischer. A análise termogravimétrica (TGA) também ajudou a detectar a presença de outro solvente além da água nas amostras de PHB. Os ensaios de caracterização física mostraram que as condições operacionais de secagem testadas não provocaram a degradação das partículas de PHB. Sob as condições consideradas ótimas de secagem, temperatura de 90 ºC, frequência de 7 Hz e velocidade do ar 0,40 m/s, foi atingida umidade igual a 0,56%, demonstrando a viabilidade do secador LFPR. / Abstract: Poly-hydroxybutyrate (PHB) is polyester, completely biodegradable and biocompatible. The interest on its development, production and commercialization has arisen due to its biodegradability and production integrated to the sugar and alcohol chain. Drying is an important step of the PHB production because an adequate post-processing is achieved only at moisture contents less than 0.5%. The goal of this work was to study a drying technology for this innovative product of relevant importance for the environmental preservation. The fluid-dynamic and drying mechanisms analyses were made in a rotating-pulsed fluidized bed (RPFB). The equipment was chosen based on the fact that the wet PHB is cohesive and doesn't work properly in a conventional fluid bed. The RPFB dryer uses the air pulsation to undo the PHB agglomerate improving the circulation of the particles inside the bed. This study also included the physical characterization of the material before and after the drying. For the characterization tests that wouldn't work with moisture presence, the liophilization was the best alternative to characterize the material before the drying process. The PHBshowed an excellent dynamic behavior in RPFB. The pulsation frequency of 10 Hz presented the most favorable fluid dynamic conditions, resulting in moderate pressure drop and regime stability. Based on the fluid-dynamic study it was possible to determine the minimum vigorous fluidizing air flow (MVF), an important parameter to set the air velocity range for the drying experiments. An excellent contact between the PHB particles and the hot air was obtained during the drying runs, with particles elutriation only during the first 10 minutes. The influence of the temperature, velocity and frequency of air pulsation was evaluated on the drying kinetics. The PHB drying kinetics presented constant and decreasing-rate drying periods. The drying process was positively influenced by the air temperature and velocity. Furthermore, the presence of another solvent additionally to the water was detected in the PHB samples through the comparison between the drying curves obtained with moisture measurements made in an oven and in Karl Fischer equipment. The thermo gravimetric analysis also helped to detect the presence of another solvent in the PHB samples. The physical characterization tests showed that the drying operating conditions didn't cause degradation on PHB particles. The RPFB dryer showed to be a viable technique to dry PHB, as moisture content of 0.56% was reached at optimal operating conditions of air temperature of 90oC, air velocity of 0,40 m/s and frequency of pulsation of 7 Hz. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_SabrinadeSousa_M.pdf: 1156094 bytes, checksum: 5b56bbbe834e47047d9d7c14d74333c1 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Materiais poliméricos com propriedades como biodegradabilidade e biocompatibilidade, como o poli(hidroxibutirato) (PHB) e a poli(caprolactona), vêm sendo amplamente estudados para aplicações com alto valor agregado, como a área biomédica. A síntese de poliuretanas contendo blocos de PHB e PCL visa a obtenção de um material que mantenha as características de biodegradabilidade e biocompatibilidade e que possua propriedades mecânicas diferentes dos materiais de partida, o que viabiliza um aumento na gama de aplicações destes polímeros. Neste trabalho, polióis de PHB e PCL com massa molar inferior a 6000 g mol foram obtidos através de reações de glicólise. Diferentes rotas e condições experimentais, utilizando diferentes solventes, catalisadores, tempo e temperatura, foram testadas para esta reação. A caracterização destes oligômeros foi feita através de análise de RMN H e C, DSC, TGA, índice de hidroxila e GPC. Na segunda etapa do trabalho, foram realizadas reações dos oligômeros obtidos com hexametileno diisocianato (HDI), um isocianato de cadeia linear de baixo poder carcinogênico. As estruturas químicas das poliuretanas obtidas nesta reação foram caracterizadas por FTIR e RMN H e C, as propriedades térmicas caracterizadas por DSC, TGA e DMA, físicas através de GPC e teste de solubilidade para verificar existência de reticulação / Abstract:The synthesis of polyurethanes containing PHB and PCL blocks aims to obtain materials with controlled mechanical properties maintain biodegradable and biocompatible polymers such as poly(hidroxybutyrate) (PHB) and poly(caprolactone) (PCL) have been largely studied. The synthesis of polyurethanes containing blocks of PHB and PCL aims to obtain materials with controlled mechanical properties maintaing the biodegradability and biocompatibility. In this work, polyols of PHB and PCL with molar weight less than 6000 g mol were obtained from glicolise reactions with ethylene glycol. The polyols were characterizated by RMN H e C, DSC, TGA, hydroxyl index and GPC. Diferent routes and experimental conditions, using diferent solvents, catalysts, time and temperature were tested. In a second step of this research reactions between the polyols and hexamethylene diisocianate (HDI), an alifatic isocianate with low carcinogenic toxicity were conduced in order to obtin polyurethanes. The chemical structure of polyurethanes obtained was characterized by FTIR and RMN H e C, thermal properties were characterized by DSC, TGA and DMA em physical properties by GPC and solubility test / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química