A formação de depósitos inorgânicos (incrustações) em tubulações de aço, bombas, válvulas e outros equipamentos e instalações utilizados na produção de petróleo ou gás, resulta em vários problemas técnicos e econômicos, como o aumento de custo e perda de produção. Estes depósitos são geralmente formados por sulfato de bário/estrôncio ou carbonatos de cálcio/magnésio. Grandes quantidades de inibidores de incrustações poliméricos são comumente usados para controle de incrustações em sistemas de arrefecimento de água, processos de dessalinização de água e nas operações em campos de petróleo. Inibidores de incrustações podem pertencer a diversas classes químicas, como ésteres fosfatos, fosfonatos, polifosfatos e polímeros orgânicos. Com base nesta problemática e inspirado pelo êxito obtido na obtenção de polímeros a partir do ácido aspártico utilizados na inibição de incrustações carbonáticas, no presente foram preparados copolímeros de ácido lático e ácido glutâmico utilizando a técnica de polimerização em etapas. Copolímeros a partir de diferentes composições mássicas de ácido lático:ácido glutâmico (80:20, 60:40, 40:60 e 20:80) foram sintetizados e caracterizados através de FTIR, RMN, GPC, DSC e TGA. A utilização dos copolímeros como inibidores de incrustações foi avaliada através de testes de compatibilidade química com salmoura sintética e testes de eficiência dinâmica (DSL). Os copolímeros obtidos apresentaram baixa massa molecular, solubilidade em etanol e estabilidade térmica até 160oC, o que favorece a aplicação como agente anti-inscrustante. Nos testes de compatibilidade química com a salmoura sintética preparada em diferentes dosagens, o copolímero contendo 40% em massa de ácido lático apresentou uma boa ação inibidora na concentração de 500 ppm, e como um bom potencial de inibição para incrustações inorgânicas em condições de alta temperatura e alta pressão. / The formation of inorganic deposits (mineral scale) in steel pipes, pumps, valves and other equipment and facilities used in the production of oil or gas, results in various technical and economic problems, such as increased costs and lost production. Mineral scale are generally formed by barium or strontium sulfate and calcium or magnesium carbonate. Large amounts of polymeric scale inhibitors are commonly used to control fouling in cooling water systems, water desalination processes and operations in oil fields. Inhibitors inlays may belong to different chemical classes such as phosphate esters, phosphonates, polyphosphates and organic polymers. Based on this problem and inspired by the success in obtaining polymers from aspartic acid used in carbonate scale inhibition, copolymers (lactic acid-co-glutamic acid) were prepared by step polymerization using SnCl2 as catalyst. Copolymers starting from different weight composition of lactic acid: glutamic acid (80:20, 60:40, 40:60 and 20:80) were synthesized and characterized by FTIR, NMR, GPC, DSC and TGA. The use of the copolymers as scale inhibitors was investigated using chemical compatibility tests with synthetic brine and dynamic efficiency testing (DSL). The copolymers obtained showed low molecular weight, water solubility and thermal stability up to 160 ° C, which favors the application as antifouled agent. In chemical compatibility tests with the synthetic brine prepared in different dosages, the copolymer containing 40% by weight of lactic acid showed a good inhibitory effect at the concentration of 500 ppm, and a good potential to inhibit inorganic scale in high temperature conditions and high pressure.

A formação de depósitos inorgânicos (incrustações) em tubulações de aço, bombas, válvulas e outros equipamentos e instalações utilizados na produção de petróleo ou gás, resulta em vários problemas técnicos e econômicos, como o aumento de custo e perda de produção. Estes depósitos são geralmente formados por sulfato de bário/estrôncio ou carbonatos de cálcio/magnésio. Grandes quantidades de inibidores de incrustações poliméricos são comumente usados para controle de incrustações em sistemas de arrefecimento de água, processos de dessalinização de água e nas operações em campos de petróleo. Inibidores de incrustações podem pertencer a diversas classes químicas, como ésteres fosfatos, fosfonatos, polifosfatos e polímeros orgânicos. Com base nesta problemática e inspirado pelo êxito obtido na obtenção de polímeros a partir do ácido aspártico utilizados na inibição de incrustações carbonáticas, no presente foram preparados copolímeros de ácido lático e ácido glutâmico utilizando a técnica de polimerização em etapas. Copolímeros a partir de diferentes composições mássicas de ácido lático:ácido glutâmico (80:20, 60:40, 40:60 e 20:80) foram sintetizados e caracterizados através de FTIR, RMN, GPC, DSC e TGA. A utilização dos copolímeros como inibidores de incrustações foi avaliada através de testes de compatibilidade química com salmoura sintética e testes de eficiência dinâmica (DSL). Os copolímeros obtidos apresentaram baixa massa molecular, solubilidade em etanol e estabilidade térmica até 160oC, o que favorece a aplicação como agente anti-inscrustante. Nos testes de compatibilidade química com a salmoura sintética preparada em diferentes dosagens, o copolímero contendo 40% em massa de ácido lático apresentou uma boa ação inibidora na concentração de 500 ppm, e como um bom potencial de inibição para incrustações inorgânicas em condições de alta temperatura e alta pressão. / The formation of inorganic deposits (mineral scale) in steel pipes, pumps, valves and other equipment and facilities used in the production of oil or gas, results in various technical and economic problems, such as increased costs and lost production. Mineral scale are generally formed by barium or strontium sulfate and calcium or magnesium carbonate. Large amounts of polymeric scale inhibitors are commonly used to control fouling in cooling water systems, water desalination processes and operations in oil fields. Inhibitors inlays may belong to different chemical classes such as phosphate esters, phosphonates, polyphosphates and organic polymers. Based on this problem and inspired by the success in obtaining polymers from aspartic acid used in carbonate scale inhibition, copolymers (lactic acid-co-glutamic acid) were prepared by step polymerization using SnCl2 as catalyst. Copolymers starting from different weight composition of lactic acid: glutamic acid (80:20, 60:40, 40:60 and 20:80) were synthesized and characterized by FTIR, NMR, GPC, DSC and TGA. The use of the copolymers as scale inhibitors was investigated using chemical compatibility tests with synthetic brine and dynamic efficiency testing (DSL). The copolymers obtained showed low molecular weight, water solubility and thermal stability up to 160 ° C, which favors the application as antifouled agent. In chemical compatibility tests with the synthetic brine prepared in different dosages, the copolymer containing 40% by weight of lactic acid showed a good inhibitory effect at the concentration of 500 ppm, and a good potential to inhibit inorganic scale in high temperature conditions and high pressure.

A primeira etapa deste estudo foi o processamento de amido de milho com diferentes proporções de glicerol, água e epicloridrina (EPI) utilizando reômetro de torque. Após a avaliação visual das amostras obtidas, definiu-se pela proporção com 30 g de amido, 24g de glicerol, 6g de água e 0,6g de EPI para ser produzida em extrusora reativa. O material resultante foi denominado como TPSR sendo posteriormente utilizado como carga para ser dispersa em matriz poli (acido lático) (PLA) para a obtenção de blendas de PLA/TPSR. As blendas de PLA/TPSR foram preparadas por extrusão com proporções de 5%,10% e 30% de TPSR em relação à quantidade de massa da matriz PLA e que neste estudo são denominadas respectivamente como PLA/TPSR5, PLA/TPSR10 e PLA/TPSR30. A morfologia, propriedades térmicas e propriedades mecânicas das blendas obtidas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), análise termo-dinâmico mecânica (DMA) e ensaio de impacto IZOD. As blendas apresentaram em sua morfologia poros, cavidades e grânulos de amido residual aumentando sua presença em função da quantidade de TPSR, o que indica um baixo nível de interação entre PLA e TPSR e que pode ser relacionado à diminuição da resistência ao impacto. Resultados de calorimetria exploratória diferencial (DSC) permitiram verificar que a Tg e Tm das misturas diminuiu com o acréscimo da carga TPSR na matriz PLA. A mesma tendência foi observada nas curvas de TGA que revelaram que as blendas de PLA/TPSR decompõem-se mais facilmente e a menores faixas de temperatura. O módulo de armazenamento aumentou para blendas com 5% e 10% de TPSR e diminuiu drasticamente para PLA/TPSR30. / The first step of this study was corn starch processing with different proportions of glycerol, water and epichlorohydrin (EPI) using a torque rheometer. After the visual evaluation of the samples, the proportion defined was 30 g of starch, 24 g of glycerol, 6 g of water and 0.6 g of EPI to be produced in reactive extruder. The resulting material was designated as TPSR subsequently used as filler to be dispersed in matrix poly (lactic acid) (PLA) to obtain PLA / TPSR blends. The blends of PLA / TPSR were prepared by extrusion with proportions of 5%, 10% and 30% of TPSR with relation to the amount of mass of the PLA array and that in this study are respectively referred as PLA / TPSR5, PLA / TPSR10 and PLA / TPSR30. The morphology, thermal properties and mechanical properties of the resulting blends were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermal gravimetric analysis (TGA), thermo-dynamic mechanical analysis (DMA) and IZOD impact test. The blends had pores, cavities and residual starch granule in its morphology, increasing its presence due to the amount of TPSR, which indicates a low level of interaction between PLA and TPSR and that can be related to a decrease in impact resistance. Differential scanning calorimetry results (DSC) helped confirm that the Tg and Tm of the mixtures decreased with TPSR load increase in PLA matrix. The same trend was observed in the TGA curves that showed that the blends of PLA / TPSR decompose more easily and at lower temperature ranges. The storage modulus increased in blends with 5% and 10% and dramatically decreased to TPSR PLA / TPSR30.

A primeira etapa deste estudo foi o processamento de amido de milho com diferentes proporções de glicerol, água e epicloridrina (EPI) utilizando reômetro de torque. Após a avaliação visual das amostras obtidas, definiu-se pela proporção com 30 g de amido, 24g de glicerol, 6g de água e 0,6g de EPI para ser produzida em extrusora reativa. O material resultante foi denominado como TPSR sendo posteriormente utilizado como carga para ser dispersa em matriz poli (acido lático) (PLA) para a obtenção de blendas de PLA/TPSR. As blendas de PLA/TPSR foram preparadas por extrusão com proporções de 5%,10% e 30% de TPSR em relação à quantidade de massa da matriz PLA e que neste estudo são denominadas respectivamente como PLA/TPSR5, PLA/TPSR10 e PLA/TPSR30. A morfologia, propriedades térmicas e propriedades mecânicas das blendas obtidas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), análise termo-dinâmico mecânica (DMA) e ensaio de impacto IZOD. As blendas apresentaram em sua morfologia poros, cavidades e grânulos de amido residual aumentando sua presença em função da quantidade de TPSR, o que indica um baixo nível de interação entre PLA e TPSR e que pode ser relacionado à diminuição da resistência ao impacto. Resultados de calorimetria exploratória diferencial (DSC) permitiram verificar que a Tg e Tm das misturas diminuiu com o acréscimo da carga TPSR na matriz PLA. A mesma tendência foi observada nas curvas de TGA que revelaram que as blendas de PLA/TPSR decompõem-se mais facilmente e a menores faixas de temperatura. O módulo de armazenamento aumentou para blendas com 5% e 10% de TPSR e diminuiu drasticamente para PLA/TPSR30. / The first step of this study was corn starch processing with different proportions of glycerol, water and epichlorohydrin (EPI) using a torque rheometer. After the visual evaluation of the samples, the proportion defined was 30 g of starch, 24 g of glycerol, 6 g of water and 0.6 g of EPI to be produced in reactive extruder. The resulting material was designated as TPSR subsequently used as filler to be dispersed in matrix poly (lactic acid) (PLA) to obtain PLA / TPSR blends. The blends of PLA / TPSR were prepared by extrusion with proportions of 5%, 10% and 30% of TPSR with relation to the amount of mass of the PLA array and that in this study are respectively referred as PLA / TPSR5, PLA / TPSR10 and PLA / TPSR30. The morphology, thermal properties and mechanical properties of the resulting blends were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermal gravimetric analysis (TGA), thermo-dynamic mechanical analysis (DMA) and IZOD impact test. The blends had pores, cavities and residual starch granule in its morphology, increasing its presence due to the amount of TPSR, which indicates a low level of interaction between PLA and TPSR and that can be related to a decrease in impact resistance. Differential scanning calorimetry results (DSC) helped confirm that the Tg and Tm of the mixtures decreased with TPSR load increase in PLA matrix. The same trend was observed in the TGA curves that showed that the blends of PLA / TPSR decompose more easily and at lower temperature ranges. The storage modulus increased in blends with 5% and 10% and dramatically decreased to TPSR PLA / TPSR30.

A formação de depósitos inorgânicos (incrustações) em tubulações de aço, bombas, válvulas e outros equipamentos e instalações utilizados na produção de petróleo ou gás, resulta em vários problemas técnicos e econômicos, como o aumento de custo e perda de produção. Estes depósitos são geralmente formados por sulfato de bário/estrôncio ou carbonatos de cálcio/magnésio. Grandes quantidades de inibidores de incrustações poliméricos são comumente usados para controle de incrustações em sistemas de arrefecimento de água, processos de dessalinização de água e nas operações em campos de petróleo. Inibidores de incrustações podem pertencer a diversas classes químicas, como ésteres fosfatos, fosfonatos, polifosfatos e polímeros orgânicos. Com base nesta problemática e inspirado pelo êxito obtido na obtenção de polímeros a partir do ácido aspártico utilizados na inibição de incrustações carbonáticas, no presente foram preparados copolímeros de ácido lático e ácido glutâmico utilizando a técnica de polimerização em etapas. Copolímeros a partir de diferentes composições mássicas de ácido lático:ácido glutâmico (80:20, 60:40, 40:60 e 20:80) foram sintetizados e caracterizados através de FTIR, RMN, GPC, DSC e TGA. A utilização dos copolímeros como inibidores de incrustações foi avaliada através de testes de compatibilidade química com salmoura sintética e testes de eficiência dinâmica (DSL). Os copolímeros obtidos apresentaram baixa massa molecular, solubilidade em etanol e estabilidade térmica até 160oC, o que favorece a aplicação como agente anti-inscrustante. Nos testes de compatibilidade química com a salmoura sintética preparada em diferentes dosagens, o copolímero contendo 40% em massa de ácido lático apresentou uma boa ação inibidora na concentração de 500 ppm, e como um bom potencial de inibição para incrustações inorgânicas em condições de alta temperatura e alta pressão. / The formation of inorganic deposits (mineral scale) in steel pipes, pumps, valves and other equipment and facilities used in the production of oil or gas, results in various technical and economic problems, such as increased costs and lost production. Mineral scale are generally formed by barium or strontium sulfate and calcium or magnesium carbonate. Large amounts of polymeric scale inhibitors are commonly used to control fouling in cooling water systems, water desalination processes and operations in oil fields. Inhibitors inlays may belong to different chemical classes such as phosphate esters, phosphonates, polyphosphates and organic polymers. Based on this problem and inspired by the success in obtaining polymers from aspartic acid used in carbonate scale inhibition, copolymers (lactic acid-co-glutamic acid) were prepared by step polymerization using SnCl2 as catalyst. Copolymers starting from different weight composition of lactic acid: glutamic acid (80:20, 60:40, 40:60 and 20:80) were synthesized and characterized by FTIR, NMR, GPC, DSC and TGA. The use of the copolymers as scale inhibitors was investigated using chemical compatibility tests with synthetic brine and dynamic efficiency testing (DSL). The copolymers obtained showed low molecular weight, water solubility and thermal stability up to 160 ° C, which favors the application as antifouled agent. In chemical compatibility tests with the synthetic brine prepared in different dosages, the copolymer containing 40% by weight of lactic acid showed a good inhibitory effect at the concentration of 500 ppm, and a good potential to inhibit inorganic scale in high temperature conditions and high pressure.

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Marcos Akira D'Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:02:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LarissaGiorgettidos_M.pdf: 23548686 bytes, checksum: e066ca702d1acefc2c3a72890d4456f5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Biomateriais nanofibrosos, obtidos com polímeros sintéticos biodegradáveis pela técnica de eletrofiação (electrospinning), com ou sem a presença de bioativos, são scaffolds promissores para aplicação na engenharia de tecidos devido a similaridade com matrizes extracelulares (ECM) naturais. O poli (ácido lático) (PLA) é um polímero de grande interesse tecnológico devido às suas propriedades para aplicação nessa área. Sedum dendroideum é um fitoterápico conhecido cientificamente por suas propriedades antiinflamatórias e cicatrizantes, e amplamente utilizado pela medicina popular. Neste trabalho, membranas de PLLA foram obtidas através do processo de eletrofiação, com variação da concentração do polímero (2,5%, 5%, 7,5% 10% e 12,5% m/v) e variação da taxa de vazão da solução no processo (2ml/h, 4ml/h e 6ml/h), buscando uma membrana com um menor diâmetro de fibra. A caracterização da massa molar, da isomeria, dos grupos químicos e do comportamento térmico do PLLA, foram feitas pelas técnicas de cromatografia de permeação (GPC), polarimetria, espectrometria no infravermelho (FT-IR), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e Termogravimetria (TGA), respectivamente. O objetivo deste trabalho foi, além de obter membranas nanoestruturadas de PLLA por eletrofiação e caracterizá-la morfologicamente, foi incorporar extrato de S. dendroideum na membrana de menor diâmetro de fibra (7,5%) e investigar sua utilização no processo de cicatrização, com o intuito de otimizar as propriedades in vivo do material. Para tanto, foram realizados testes in vitro para análise do perfil de liberação do fitoterápico, no qual ficou constatado a libração do mesmo, e in vivo para verificar os efeitos da membrana como suporte na regeneração tecidual. Este estudo apresenta a eficácia das membranas de PLLA como suporte para liberação controlada do extrato de S. dendroideum e a sua capacidade em promover o reparo tecidual em lesões excisionais na pele do dorso de ratos Wistar. Os animais foram aleatoriamente divididos em cinco grupos: controle (C), animais tratados com membranas de PLLA (M), animais tratados com o extrato de S. dendroideum dissolvido em solução salina (F), animais tratados com membranas de PLLA com 10% de S . dendroideum (MF10), animais tratados com membranas de PLLA com 25% S. dendroideum (MF25). As amostras de tecidos foram colhidas no 2º, 6º e 10º dia após a cirurgia e foram submetidas a análise estrutural e morfológica. As observações experimentais mostraram a eficácia do fitoterápico incorporado na membrana, que promoveu um aumento significativo do número de células inflamatórias, a porcentagem de fibras colágenas maduras e birrefringentes e na espessura do epitélio em lesões cutâneas excisionais em ratos Wistar. Foi também demonstrado a aplicação das membranas de PLLA, sem o extrato, que promoveram respostas semelhantes no tecido lesionado, comprovando sua eficácia na aplicação como suporte para o crescimento de tecidos / Abstract: Nanofibrosos biomaterials, obtainde with biodegradable synthetic polymers through the electrospinning method, with or without bioactive molecules, are promising scaffolds in tissue engineering because of similarity to extracellular matrix (ECM) natural. Poly (lactic acid) (PLA) is a polymer of great interest due to its technological applications in this area. Sedum dendroideum is a herbal scientifically known for its anti-inflammatory and healing properties, and widely used in folk medicine. In this study, a PLLA membranes were obtained by electrospinning process, varying the polymer concentration (2.5%, 5%, 7.5% and 12.5% 10% w / v) and varying the flow rate solution in the process (2 ml / h, 4 ml / h and 6 ml / h) seeking a membrane with a smaller fiber diameter. The characterization of the molecular weight, of isomerism, chemical groups and the thermal behavior of PLLA were made by techniques permeation chromatography (GPC), polarimetry, infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA), respectively. The aim of this work was in addition to getting nanostructured membranes of PLLA by electrospinning and morphologically characterize it, was incorporate S. dendroideum extract in the membrane of smaller fiber diameter (7.5%) and investigate their use in the healing process, in order to optimize the in vivo properties of the material. Therefore, in vitro tests were done to analyze the herbal release in which it was found the liberation of the same, and in vivo to check the effects of the membrane as support in tissue regeneration. This study shows the effectiveness of PLLA membranes as support for controlled release of the S. dendroideum extract and its ability to promote tissue repair in skin lesions excised from the back of Wistar rats. The animals were randomly divided into five groups: control (C) animals treated with PLLA membrane (M), animals treated with the extract of S. dendroideum dissolved in saline (F), animals treated with PLLA membranes with 10% S. dendroideum (MF10), animals treated with PLLA membranes with 25% S. dendroideum (MF25). Tissue samples were collected at 2nd, 6th and 10th days after surgery and underwent structural and morphological analysis. Experimental observations have shown the effectiveness of membrane embedded with herbal, which caused a significant increase in the number of inflammatory cells, the percentage of mature collagen fibers and birefringent and the thickness of epithelium in excising skin lesions in rats. It was also demonstrated the application of PLLA membranes without the extract, which promoted similar responses in the injured tissue, proving its effectiveness in application as support for tissue growth / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química

O Poli (ácido lático), PLA, e a Policaprolactona, PCL, são dois poliésteres termoplásticos alifáticos, conhecidos por suas capacidades de biodegradabilidade e bioreabsoção e, nos últimos anos, têm sido amplamente estudados como alternativas aos metais em bioimplantes. Por terem características mecânicas distintas, muitas vezes estes materiais são utilizados em blendas poliméricas, visando obter uma combinação construtiva entre tais propriedades; o PLA é mais rígido, tem maior resistência à tração, contudo é frágil; o PCL tem menor rigidez, contudo apresenta maior tenacidade, além de ser extremamente dúctil. A combinação destas propriedades em uma blenda torna a dupla PLA/PCL especialmente atraente à utilização em stents coronarianos, no qual o uso do PLA como único componente do stent pode causar complicações ao paciente, devido à necessidade de aquecimento do material acima de sua temperatura de transição vítrea (ao redor dos 60°C) para que ele possa ser inflado sem risco de uma catastrófica falha. Entretanto, tal aquecimento pode causar necrose dos tecidos coronarianos. Assim sendo, a inclusão do PCL na blenda tem como principal objetivo diminuir a temperatura de transição vítrea do conjunto do PLA. Este estudo teve como principal foco a análise de como o acréscimo de PCL e de dois diferentes tipos de compatibilizantes impactou no comportamento térmico e mecânico das blendas. Para tal, testes dos vinte tipos de blendas desenvolvidas foram submetidos a análises de DSC, DMTA e a ensaios de tração e impacto. Os últimos dois são de fundamental importância, pois o PLA tem pouca ductilidade e resistência ao impacto. Além desses testes, foram efetuadas também análises MEV, com intuito de verificar as modificações morfológicas das blendas ao adicionar-se tanto os compatibilizantes, quanto PCL às formulações. Ensaios espectroscópicos na região do infravermelho também foram conduzidos, a fim de analisar-se, além das estruturas químicas dos componentes da blenda, as interações entre eles e as modificações espectrais causadas por ela. Testes preliminares, como o GPC e a termogravimetria, também estão presentes. Com isso foi possível, além de fazer a determinação da massa molar dos componentes da blenda, ter acesso a dados acerca da degradação térmica dos polímeros utilizados. Ademais, a fim de analisar-se preliminarmente o potencial das blendas desenvolvidas como biomaterial, foram efetuados testes de Citotoxidade em formulações selecionadas. Como resultado da intensa investigação sobre as propriedades das blendas PLA/PCL, compatibilizadas ou não, foi verificado grande aumento de ductilidade nas formulações, sem perda apreciável de resistência mecânica. Em muitas das blendas, houve também expressivo aumento na tenacidade. Em contrapartida, não foram verificadas alterações significativas no perfil térmico das amostras, conforme DMTA e DSC. / The Polylactide, PLA, and the Polycaprolactone, PCL, are two thermoplastic aliphatic polyesters, known for their biodegradability and bioresorption abilities and, in the latest years, they have been extensively studied as alternatives to metals in bioimplants. Since they have distinct mechanical properties, these materials are many times used in polymeric blends, in order to obtain a constructive combination of the mechanical properties; the Polylactide is more rigid and has better tensile resistance, however it is brittle; on the other hand, the Polycaprolactone has lower rigidity, but it has better toughness, in addition to its great ductility. The combination of these properties in a blend makes the PLA/PCL configuration especially attractive to the use in coronary stents, on which the use of the PLA as only component may cause serious complications to the patient, due to its need to be warmed above its glass transition temperature (around 60°C) in order to be inflated without the risk of any catastrophic failure. However, this heating might cause necrosis of the coronary tissue. The inclusion of the PCL on the blend has, as a main goal, the objective of, in addition to lowering the glass transition temperature on the aggregate, is to allow the expansion of the material with no risk of failure. This study focused on how the addition of PCL and two different kinds of compatibilizers alters the thermal and mechanical behavior of the blends. To do so, tests were performed on the twenty types of blends developed, e.g. DSC, DMTA, tensile and impact tests. The latter two are of critical importance, because the Polylactide has little toughness and ductility. Furthermore, SEM was also performed in order to verify the morphological changes caused by increasing the PCL concentration on the blends, as well as the addition of the compatibilizers. Infrared spectroscopic analysis was also conducted on the blends, thus the chemical structures of the main components of the blends could be assessed, as well as the interactions and the spectral changes caused by it. Preliminary tests, for example, GPC and thermogravimetry were also conducted. With this data, it was possible to determine the molar mass of the blends components and assess the thermal degradation profile of the materials used. Moreover, preliminary tests were conducted in order to determine the potential some selected blends have as biomaterials. As the result of this deep research on the PLA/PCL blends properties, compatibilized or not, it was possible to achieve relevant increase in the ductility and toughness of the formulations, with no significant loss in terms of mechanical resistance. On the other hand, no significant changes on the thermal profile of the blends were observed, according to DMTA and DSC tests.

A mastite bovina ocasiona grave impacto no setor leiteiro, causando sérios prejuízos, tanto pelo comprometimento funcional da glândula mamária, como na redução da produção de leite. Além disso, causa sérios riscos à saúde pública, uma vez que as principais espécies de patógenos bacterianos causadores de mastite são produtoras de toxinas. Neste contexto, a nanotecnologia é uma alternativa bastante interessante para contornar as limitações dos tratamentos convencionais de mastite, através da criação de dispositivos nanoestruturados que sejam capazes de direcionar o antimicrobiano para a superfície do epitélio glandular e para o interior do tecido afetado, de forma a potencializar o efeito do antibiótico sob as bactérias. O uso da quitosana e do Ácido Polilático (PLA) para este tipo de aplicação se deve às suas inúmeras propriedades, em especial a biocompatibilidade e a biodegradabilidade. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a obtenção e caracterização de diferentes formulações de nanopartículas de quitosana/PLA para liberação controlada de gentamicina (GEN), através da metodologia de emulsificação - evaporação de solvente. As nanopartículas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a um Detector de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Distribuição do Tamanho de Partículas (DLS) e Carga Superficial (Potencial Zeta). Ainda, foram avaliadas a eficiência de encapsulamento da gentamicina, a liberação de gentamicina in vitro pelo método de diálise e a atividade antimicrobiana através do teste de Difusão em Disco e da determinação da Concentração Mínima de Inibição (CMI) pelo método de microdiluição sucessiva, utilizando Staphylococcus aureus. As análises de DLS mostraram um tamanho médio de nanopartículas entre 150 e 400 nm, variando com a composição da formulação. As análises de MEV mostraram partículas esféricas de tamanho correspondente às medidas de DLS, por essa análise também foi possível observar a formação de aglomerados em determinadas condições de síntese. Pelas análises de FTIR, através das bandas características e do alargamento e/ou aumento da intensificação das bandas, foi possível confirmar a interação entre os componentes da formulação, sugerindo a formação de uma nanopartícula do tipo “core-shell”, onde o PLA estaria no núcleo e a quitosana na casca. Ainda, o estudo do potencial zeta em função do pH mostrou que as partículas possuem cargas de superfície positivas, provavelmente devido à presença de quitosana na casca, o que é atrativo para adesão celular. A eficiência de encapsulamento variou de 66 a 75%. A formulação 1:0,25 (w/w, PLA/quitosana) foi a que apresentou maior eficiência de encapsulamento, sugerindo que o PLA, apesar de hidrofóbico, influenciou na retenção da gentamicina (hidrofílica) na nanopartícula. A análise por EDS confirmou a presença de enxofre em todas as formulações contendo sulfato de gentamicina, o que também comprovou o encapsulamento do antibiótico. Os ensaios de liberação mostraram que a maior concentração de gentamicina foi liberada nas 6 primeiras horas de ensaio. Além disso, após 96 horas de ensaio, cerca de 90% da concentração inicial da gentamicina foi liberada. Por fim, o ensaio antimicrobiano realizado com as suspensões utilizadas o ensaio de liberação in vitro indicou a inibição do crescimento da Staphylococcus aureus, principal causadora da mastite bovina, bem como a CMI obtida para todas as amostras foi condizente com a literatura. / Bovine mastitis causes a serious impact on the dairy sector, causing serious damage, both due to the functional impairment of the mammary gland, with reduced milk production. In addition, it causes serious risks to public health, as the major species of bacterial pathogens that cause mastitis are produce toxin. In this context, nanotechnology is a very interesting alternative to overcome the limitations of conventional mastitis treatments, through the creation of nanostructured devices that are able to direct the antimicrobial to the surface of the glandular epithelium and into the affected tissue in order to potentiate the effect of the antibiotic under bacteria. The use of chitosan and Polylactic Acid (PLA) for this type of application is due to its numerous properties, especially biocompatibility and biodegradability. Thus this work was aimed at obtaining and characterization of nanoparticles for controlled release of gentamicin (GEN) through the emulsification - solvent evaporation. The nanoparticles were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to a Dispersive Energy Detector (EDS), Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR), Dynamic Light Scattering (DLS) and Zeta Potential measurements. In addition, the efficiency of encapsulation of gentamicin, the in vitro release of gentamicin using the dialysis method and the antimicrobial activity through the disc diffusion test and the determination of the Minimum Inhibition Concentration (MIC) by the successive microdilution method, using Staphylococcus aureus, were evaluated. DLS analyses showed an average nanoparticle size between 150 and 400 nm, varying with the composition of the formulation. The SEM analyzes correlated well with the DLS measurements, by this analysis it was also possible to observe the formation of agglomerates under certain conditions of synthesis. By FTIR analysis through the characteristic bands and the enlargement and/or increase of the bands intensification, confirmed the interaction between the components of the formulation, suggesting the formation of a core-shell nanoparticle, where the PLA would be in the nucleus and the chitosan in the shell. The study of zeta potential as a function of pH showed that the particles have positive surface charges, which is attractive for cell adhesion. The encapsulation efficiency varied from 66 to 75%, the 1:0.25 sample was the most successful in the encapsulation, suggesting that gentamicin, although hydrophilic, was also bound to PLA (hydrophobic). ESD analysis confirmed the presence of sulfur in all formulations containing gentamicin sulfate, which also confirmed the encapsulation of the antibiotic. The release assays showed that the highest concentration of gentamicin was released in the first 6 hours and that in the period from 24 to 96 hours that concentration remained in equilibrium. Finally, the antimicrobial assay is performed with the suspensions used in vitro release test showed the growth inhibition of Staphylococcus aureus main cause of bovine mastitis, and the MIC obtained for all samples was consistent with the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-06T12:08:50Z No. of bitstreams: 1 BARTIRA BRANDÃO DA CUNHA - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 9101656 bytes, checksum: d0261dbd09ba7b441015349ba1e717c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T12:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BARTIRA BRANDÃO DA CUNHA - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 9101656 bytes, checksum: d0261dbd09ba7b441015349ba1e717c3 (MD5) Previous issue date: 2015-01-29 / Capes / A crescente busca por materiais alternativos que tragam menos dano ao meio ambiente resultou no desenvolvimento dos polímeros biodegradáveis. Estes materiais, do ponto de vista do processamento de obtenção, apresentam redução no consumo energético que aliada à ausência de inércia na sua degradação implicam na redução do acúmulo de lixo plástico no meio ambiente. Entretanto, alguns desses polímeros, como o poli (ácido lático) - PLA, por exemplo, apresentam algumas limitações quanto a sua aplicação, por ser um polímero de alta fragilidade e rigidez. A fim de ampliar o uso comercial do PLA, algumas pesquisas estão sendo desenvolvidas com o intuito de melhorar essas propriedades. Com base nisto, o atual trabalho de doutorado teve por objetivo estudar o efeito de modificadores poliméricos e argila organofílica nas propriedades do PLA a fim de se obter maior conhecimento sobre esse novo tipo de material. Para tanto o trabalho ocorreu em duas etapas: na primeira foram usados três modificadores poliméricos diferentes, cada um foi usado individualmente com o PLA, na proporção 90/10 (PLA/Modificador); na segunda, para cada sistema PLA/Modificador, foi acrescentado o teor de 3 pcr (partes por cem de resina) de argila organofílica. Os modificadores utilizados foram o Biostrength 150, o Paraloid e o EGMA, e a argila foi a Brasgel bentonítica. As misturas foram realizadas por meio de fusão. Para avaliar o efeito da modificação no PLA as amostras foram caracterizadas por meio das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Ensaios Mecânicos de Tração e Impacto, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) Análises Térmicas por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG) e DinâmicoMecânica (DMTA), Reologia e análise por temperatura de Distorção Térmica (HDT). Os resultados apontaram que as propriedades mecânicas de resistência ao impacto melhoraram significativamente, dependendo do modificador em uso, e também quando houve a combinação com a argila organofílica. No geral as propriedades mecânicas indicam que houve a tenacificação no PLA sem perda expressiva do módulo de elasticidade. As análises morfológicas apontaram uma boa dispersão do material. E as propriedades térmicas não sofreram grandes alterações. Os dados obtidos no ensaio reológico sugerem a formação de uma rede percolada na presença da argila. Concluindo-se por tanto que os modificadores poliméricos atuaram como dissipadores de energia e uso da argila inibiu a coalescência dos modificadores em meio a matriz polimérica, atuando de fato como uma barreira. / The increasing search for alternative materials that bring less damage to the environment resulted in the development of biodegradable polymers. These materials, from the viewpoint of obtaining processing, show a reduction in the energy consumption and the lack of inertia in its degradation imply the reduction of plastic waste accumulation in the environment. However, some of these polymers such as poly (lactic acid) - PLA, for example, have some limitations on their application, being a polymer of high rigidity and brittleness. In order to expand the commercial use of PLA, some research is being done with the aim of improving these properties. On this basis, the current doctoral work aimed to study the effect of polymeric modifiers and organoclay in PLA properties in order to obtain greater insight into this new type of material. For this work occurred in two stages: the first were used three different polymeric modifiers, each was used individually with the PLA in proportion 90/10 (PLA / Modifier); the second, for each PLA / modifier system was added 3 phr of the content (parts per hundred resin) of organophilic clay. The modifiers used were Biostrength 150, the Paraloid and E-GMA, and bentonite clay was the Brasgel. The mixtures were made by way of merger. To evaluate the effect of change in PLA samples were characterized by the techniques of X-ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy in the Region Fourier Transform (FTIR), Traction Mechanical Testing and Impact, Scanning Electron Microscopy (SEM) Thermal Analysis by Differential Scanning Calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG) and Dynamic-Mechanical (DMTA), Rheology and analysis Temperature Heat Distortion (HDT). The results showed that the mechanical properties of impact resistance improved significantly with the use of polymeric modifiers and also when it was the combination with the organoclay. Overall mechanical properties indicate that there was no significant toughening the PLA loss modulus. Morphological analysis showed a good dispersion of the material. And the thermal properties did not change much. Rheological data obtained in testing suggest the formation of a percolating network in the presence of the clay. In conclusion therefore is that polymeric modifiers acted as energy sinks and use of the clay modifiers inhibit coalescence of the polymer matrix in the middle, in fact acting as a barrier.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-11T13:10:20Z No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T19:21:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T19:22:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T19:29:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) Previous issue date: 2010-05-31 / Não recebi financiamento / Fossile fuel-produced plastics, once consumed and incorrectly discharged into the environment, will end up as short-term non-degradable residues and will contribute to global pollution. For this reason, the use of polymers from biodegradable and renewable sources is seen as an alternative, especially for short-term use products, such as disposable products that might be suitable for composting and thus biodegrated. Many alifathic polyesters possess these desirable properties and, among them the poly (lactic acid) – PLA – is one of the most widely used and advantageous biodegradable polyesters. This work has studied the addition of mineral filler and starch to PLA, to evaluate its influence on biodegrading properties of the polymer. Formulations were subject to mechanical testing of shock and traction, DSC and TGA thermal analysis, fluidity index, organic composite biodegradation up to 120 days, mass loss evaluations, SEM analysis, artificially accelerated aging and viscosity analysis. Results have shown that mineral filler have modified crystallization and did not have any influence on the biodegradation of PLA, but have reduced the polymer`s mechanical properties. The starch has reduced crystallization on the PLA, has enhanced the biodegrading of the composite PLA + starch since it has been observed the composite had high levels of biodegradation over the 120 days period analyzed. This was verified by means of mass loss on the samples, loss of mechanical properties made evident by high brittleness seen upon handling of samples and by scanning electron microscopy. The results of artificial accelerated aging (400h), done just for PLA, have shown a decrease of 40% in mechanical tensile properties. / Os plásticos produzidos a partir de combustíveis fósseis, uma vez consumidos e descartados de forma incorreta no meio ambiente, terminarão como resíduos não degradáveis em curto prazo e contribuirão para a poluição global. Por esta razão, vê-se como alternativa o uso de polímeros de fontes renováveis e biodegradáveis, principalmente para produtos de utilização de curto prazo, como é o caso de artigos descartáveis que poderão ser compostados e assim biodegradados em prazos reduzidos. Muitos poliésteres alifáticos possuem estas desejáveis propriedades, e dentre eles, o poli (ácido lático) –PLA – é um dos mais atrativos e utilizados poliésteres biodegradáveis. Este trabalho estudou a adição de cargas minerais e amidos ao PLA, para avaliar a influência nas propriedades biodegradativas do polímero. As formulações foram submetidas a ensaios mecânicos de impacto e tração, análises térmicas de DSC e TGA, índice de fluidez, biodegradação em composto orgânico até 120 dias, avaliações de perda de massa, análises de MEV, envelhecimento artificial acelerado e avaliação de viscosidade. Os resultados mostraram que as cargas minerais modificaram a cristalização do PLA, não interferiram na biodegradação do mesmo e reduziram as propriedades mecânicas do PLA. Já o amido, reduziu a cristalização do PLA, acentuou a biodegradação da composição PLA + amido, pois observou-se que esta foi a composição que apresentou a maior perda de massa no período de 120 dias dentre as composições estudadas. A perda de propriedades mecânicas do PLA + amido foi evidente pela alta fragilidade dos corpos de prova ao manuseio e pela microscopia eletrônica de varredura. No envelhecimento artificial acelerado por 400h, realizado para o PLA puro, observou-se redução de 40% nas propriedades de tração.