Enzimas são proteínas utilizadas em processos tecnológicos diversos. Estas enzimas dependendo do tipo e grau de pureza são geralmente caras. Comumente as enzimas exigem controle contínuo do processo no que se refere à temperatura, pH, agitação, entre outros, e após o uso são descartadas, o que torna o custo do processo mais elevado. Em decorrência disto, a imobilização de enzimas em suportes insolúveis e inertes, vem sendo proposta com resultados promissores de manutenção e até mesmo aumento da atividade enzimática, resistência mecânica, térmica e de pH, bem como por apresentar maior facilidade de remoção da enzima do sistema e possibilitar sua reutilização. Por causa disto, diferentes tipos de suportes vêem sendo estudados, dentre estes, os materiais poliméricos, tem recebido atenção especial. A quitosana é um polímero natural, biocompatível, biodegradável e atóxico. É obtida de fontes renováveis provenientes do descarte de cascas de crustáceos da indústria de alimentos, o que constitui um fator ambiental importante atualmente. Neste trabalho a enzima pepsina foi imobilizada em membranas liofilizadas de quitosana e O-carboximetilquitosana reticuladas ou não com glutaraldeído. A pepsina imobilizada na membrana de quitosana reticulada com glutaraldeído manteve sua atividade enzimática e o suporte apresentou propriedades físico-químicas de resistência a solubilização em pH ácido, o qual é necessário para atividade da pepsina. O processo de liofilização preservou a estrutura do suporte e não comprometeu a atividade enzimática. Demonstrando que o processo de liofilização é viável para secagem e incorporação de enzimas. / Enzymes are proteins used in a wide variety of biotechnological processes. Commonly, enzymes require stringent conditions, such as a particular pH, temperature, stirring, etc. In chemical and biochemical reactions, purified enzymes can be rather costly and additionally, must be discarded after each use, which is still less economical. As a result of this, enzyme immobilization on insoluble and inert supports has been studied as a manner to overcome these problems and optimize enzymes use. Promising results of greater immobilized enzyme activity and stability over a broader range of pH and temperature have been reported. As well, immobilized enzymes can be easily removed from the system and reused. Various materials have been employed as enzymes supports, among then, the polymers have received special attention. Chitosan is a natural polymer that presents biocompatibility, biodegradability and nontoxicity. Chitosan is obtained from crustacean shell wastes discarded by the food industry, and recover this material constitutes an important environmental factor nowadays. In this work the enzyme pepsin was immobilized on freezedried chitosan and O-Carboxymethylchitosan membranes crosslinked or not with glutaraldehyde. Pepsin immobilized on chitosan membrane crosslinked with glutaraldehyde maintained its enzymatic activity and the polymer support provided physicochemical properties such resistance to dissolution in acid pH. Acid pH is required for pepsin activity. The freeze-drying process preserved the support structure and did not compromise the enzymatic activity. Demonstrating that, freeze drying process, is viable for drying and enzymes incorporation.

Os compostos fenólicos, quando em altas concentrações na água, são poluentes de alta periculosidade, difíceis de serem eliminados até mesmo por métodos convencionais, como por exemplo, a biorremediação microbiológica dos lodos ativados e os métodos físico-químicos. Sabendo da presença dos fenóis em muitos efluentes industriais se faz necessário o estudo de novos processos para o tratamento desses efluentes que possuam aplicações eficazes e, sobretudo, ecologicamente corretas. A presente pesquisa visou a degradação de poluentes fenólicos em soluções aquosas através da oxidação enzimática com tirosinase imobilizada em quitosana. A contribuição tecnológica relaciona-se com a possibilidade de aplicação do estudo em escala industrial em processos de tratamento de efluentes industriais que contenham poluentes fenólicos. Fenóis como o 4-clorofenol, 4-cresol, 4-nitrofenol e o próprio fenol, foram utilizados em ensaios de oxidação enzimática em vaso agitado, em regime dinâmico, em processo de batelada, temperatura de 45°C e três faixas de concentração enzimática (40, 60 e 80 U/ml). Além disso, foram testadas três formas de quitosana utilizadas na imobilização enzimática e aplicadas nos processos de oxidação de fenol: esferas, flocos e micro partículas de quitosana. A enzima tirosinase foi eficiente na degradação de fenol, 4-cresol e 4-clorofenol, diminuindo consideravelmente a concentração destes poluentes nas soluções aquosas. Porém, a tirosinase não oxidou significativamente o 4-nitrofenol. Verificou-se que o efeito de alguns substituintes do anel aromático do fenol e a posição desse substituinte no anel aromático, exerce influência direta na atividade da enzima durante as reações oxidativas envolvendo os compostos fenólicos. Embora o presente estudo tenha apresentado bons resultados na remoção de alguns compostos fenólicos em soluções aquosas por meio da oxidação de tais poluentes pela enzima tirosinase imobilizada em quitosana, o complexo enzima-suporte não apresentou a mesma eficiência nos ensaios subseqüentes, nos quais foi estudada a reutilização da enzima imobilizada. / The phenolic compounds when in high concentrations in water are extremely dangerous pollutants and difficult to be eliminated even by conventional methods such as the microbiological bioremediation with activated sludge and physico-chemical methods. Phenols are present in many industrial effluents and is necessary to develop new and effective processes for the treatment of that effluents and, if possible, environmentally friendly. This research aimed the degradation of phenolic pollutants in aqueous solutions by enzymatic oxidation with tyrosinase immobilized in chitosan. Phenols such as 4-chlorophenol, 4-cresol, 4-nitrophenol and phenol, had been used in assays of enzymatic oxidation in an agitated reactor, in dynamic regime, in a batch process, temperature of 45°C and three values of enzymatic concentration ( 40, 60 and 80 U/ml). In addition, three forms of chitosan had been used in enzymatic immobilization and applied in the processes of oxidation of phenol: pellets, flakes and small particles of chitosan. Tyrosinase was efficient in the degradation of phenol, 4-cresol and 4-chlorophenol, reducing significantly the concentration of these pollutants in aqueous solutions. However, tyrosinase did not oxidized 4-nitrophenol. It was verified that the effect of some substitutes and their position in the aromatic ring has a direct influence on the activity of the enzyme during the oxidative reactions involving phenolic compounds. Although this study has shown good results in the removal of some phenolic compounds in aqueous solutions through the oxidation of such pollutants by the tyrosinase immobilized on chitosan, the enzyme-support did not present the same efficiency in subsequent assays, in which we studied the reuse of the immobilized enzyme.

A indústria têxtil busca recuperar a diminuição do ritmo dos negócios, notado principalmente em países desenvolvidos devido ao cenário da economia mundial, por meio da elaboração de têxteis com maior valor agregado. A microencapsulação é uma técnica versátil e flexível que apresenta diversas vantagens, como evitar que o princípio ativo reaja com outros compostos presentes no sistema e possibilitar a liberação controlada, que aumenta potencialmente a eficiência do produto. O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver microcápsulas de quitosana e alginato com incorporação de Triclosan, que possui propriedades bactericida e fungicida, para aplicação em substratos têxteis para utilizações médicas. As microcápsulas foram produzidas a partir do método de emulsificação e reticulação, e caracterizadas por Termogravimetria (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), capacidade de absorção de água e perda de massa, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), ensaio de atividade bactericida e liberação in vitro. Após caracterizadas, as microcápsulas foram impregnadas em tecidos 100% algodão com ligamentos tela e sarja. Estes foram submetidos a testes físicos e análise de resistência à lavagem. As microcápsulas produzidas apresentaram forma esférica e tiveram 80,78% de eficiência de encapsulação do fármaco. Os ensaios de liberação mostraram que o fármaco não foi liberado em 24h, entretanto, o material apresentou atividade bactericida contra a bactéria gram-positiva S. aureus, com halo de inibição de até 60 mm e também contra a bactéria gram-negativa E. coli, com halo de até 25 mm. Os resultados de resistência à lavagem avaliados por MEV mostraram que as microcápsulas não permenceram no substrato. Entretanto, o material apresentou atividade antibacteriana podendo ser interessante para aplicação em materiais têxteis descartáveis, como bandagens utilizadas na área médica / The textile industry seeks to recover the decrease of the pace of business, noted mainly in developed countries due to the scenario of the world economy, through the development of textiles with higher added value. The microencapsulation is a versatile and flexible technique that presents several advantages such as to avoid that the active ingredient react with other compounds present in the system, and allow controlled release that potentially increases the efficiency of the product. The main objective of this work was to develop microcapsules of chitosan and alginate with incorporation of triclosan, which has bactericidal and fungicide properties, for use in textile substrates for medical uses. The microcapsules were produced from the method of emulsification and crosslinking, and characterized by Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FTIR), water absorption capacity and mass loss, Scanning Electron Microscopy (SEM), bactericidal activity assay and in vitro release. After characterized, the microcapsules were impregnated in 100% cotton twill and taffeta woven. Physical tests and analysis of resistance to washing were carried out. The microcapsules produced presented spherical shape and had 80.78% of drug encapsulation efficiency. Release tests showed that the drug was not released in 24 hours, however, the material presented bactericidal activity against the gram-positive bacterium S. aureus, with inhibition halo up to 60 mm and also against the gram-negative bacterium E. coli, with halo of up to 25 mm. The results of washing resistance evaluated by SEM showed that the microcapsules did not remain in the substrate. However, the material showed antibacterial activity and may be interesting for application in disposable textiles, such as bandages used in the medical field

A quitosana é um polissacarídeo produzido pela desacetilação da quitina e tem sido estudada para aplicação como biomaterial por apresentar características, tais como: biocompatibilidade, atoxidade e ação antimicrobiana. O objetivo deste estudo foi o desenvolvimento e caracterização química, física e biológica de membranas à base de quitosana (QUI) e carboximetilcelulose (CMC) para aplicação na área biomédica. Foram realizados ensaios de resistência, capacidade de absorção de água e perda de massa em solução salina de tampão fosfato (PBS) e saliva artificial, infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), bioatividade, citoxicidade e degradação. Nos ensaios de citotoxidade, observou-se que as membranas desenvolvidas são atóxicas e nos ensaios de absorção de água que a carboximetilcelulose aumentou significamente a capacidade de absorção da membrana. As características naturais dos polímeros não foram alteradas, como observado no ensaio térmico (DSC) e no FTIR. Referente à liberação da lisozima, as membranas de QUI e QUI/CMC/QUI obtiveram melhores resultados, tanto na liberação quanto na atividade da enzima. As principais aplicações das membranas estudadas na área biomédica são como bandagens. / Chitosan is a polysaccharide produced from chitin by deacetylation and has been studied for application as biomaterial for presenting characteristics, such as biocompatibility and antimicrobial atoxidade. The objective of this study was the development and characterization chemical, physical and biological of membranes based on chitosan and carboxymethylcellulose (CMC) for application in the biomedical area. Tests of resistance, water absorption capacity and mass loss in phosphate buffered saline (PBS) and artificial saliva, Fourier transform infrared (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), bioactivity and cytotoxicity. The tests of cytotoxicity revealed that the membranes developed are non toxic and water absorption test the CMC increased significantly absorption capacity of membrane. The natural characteristics of the polymers were not changed, as observed on DSC and FTIR. With regard to the release of lysozyme, membranes CHI and CHI/CMC/CHI obtained better results in both the release and in the activity of the enzyme. The main applications of the membranes studied in the biomedical field are like bandages.

Este trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar membranas de quitosana e de N,O-carboximetilquitosana reticuladas, que apresentassem propriedades físicas e químicas adequadas para desempenhar o papel de matriz para proliferação das células mesoteliais. As características estruturais e morfológicas das amostras purificadas de quitosana (amostra Q, adquirida da Yue Planting, China) e carboximetilquitosana na forma sódica (amostra NaCMQH, adquirida da Heppe Medical, Alemanha, e amostra NaCMQD, adquirida da Dayang Chemicals, China) foram investigadas através da espectroscopias de ressonância magnética nuclear e no infravermelho, condutimetria, solubilidade em função do pH e viscosimetria. As membranas de carboximetilquitosanas (amostras M-CMQHs e M-CMQDs) foram confeccionadas via liofilização, e glutaraldeído foi empregado como agente reticulante em diferentes concentrações para avaliar o seu efeito sobre o grau de reticulação e propriedades das membranas. As membranas foram caracterizadas quanto ao grau de reticulação, grau de hidratação, microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria, teste mecânico de tração e quanto a susceptibilidade à degradação enzimática. A amostra Q apresentou grau médio de acetilação (<span style=\"text-decoration: overline\">GA) de 23,60%, sendo solúvel em pH &le; 6,5. A amostra NaCMQH apresentou <span style=\"text-decoration: overline\">GA = 16,32% e grau médio de substituição (<span style=\"text-decoration: overline\">GS) de 1,68, sendo insolúvel no intervalo 2,5 &le; pH &le; 6,5, a amostra de NaCMQD apresentou <span style=\"text-decoration: overline\">GA = 3,31% e <span style=\"text-decoration: overline\">GS = 1,43, sendo insolúvel no intervalo 3,0 &le; pH &le; 7,0. A reticulação das membranas de carboximetilquitosana (amostras M-CMQHs e M-CMQDs) foi realizada com a finalidade de reduzir sua solubilidade e melhorar as propriedades mecânicas. O grau médio de reticulação (<span style=\"text-decoration: overline\">GR) foi tanto maior quanto maior a concentração de glutaraldeído empregada na reação, variando de <span style=\"text-decoration: overline\">GR = 10,39 &plusmn; 0,37% ([glutaraldeído] = 2,5x10-3 mol L-1) a <span style=\"text-decoration: overline\">GR = 62,38 &plusmn; 1,71% ([glutaraldeído] = 5,0x10-3 mol L-1). As características morfológicas das amostras M-Q, M-CMQHs e M-CMQDs foram observadas pelo emprego de MEV, sendo observada a formação de estruturas porosas, com maior quantidade de poros aparentes quanto maior o <span style=\"text-decoration: overline\">GM de 175 poros mm-2 a 291 poros mm-2 com o aumento do grau de reticulação de 12,30% (amostra M-CMQH-2,5) para 35,82%, (amostra M-CMQH-50). A amostra M-Q apresentou baixa taxa de hidratação (321,16 &plusmn; 18,68%) e alto percentual de massa recuperada (90,62 &plusmn; 2,13%) após imersão por 24 horas em solução PBS, quando comparada às amostras M-CMQHs e M-CMQDs. As amostras M-CMQHs e M-CMQDs apresentaram aumento da resistência máxima à tração com o aumento de <span style=\"text-decoration: overline\"> <span style=\"text-decoration: overline\">GR, aumentando de 0,21 &plusmn; 0,16 MPa (amostra M-CMQD-2,5; <span style=\"text-decoration: overline\">GR &asymp; 10,39%) para 0,82 &plusmn; 0,33 MPa (amostra M-CMQH-50; <span style=\"text-decoration: overline\">GR &asymp; 62,38%). Entretanto, amostras com menor <span style=\"text-decoration: overline\">GR apresentaram aumento dos valores de percentual de elongação, sendo que a amostra M-CMQH-2,5 (<span style=\"text-decoration: overline\">GR &asymp; 12,30%) apresentou elongação máxima de 73,08 &plusmn; 2,20%. A amostra M-Q foi pouco susceptível à hidrólise enzimática ([GlcN] = 47x10-4 &plusmn; 1x10-4 mol L-1) devido à baixa solubilidade da quitosana em pH &gt; 6,5. Já com relação ao efeito do <span style=\"text-decoration: overline\">GR, houve redução da taxa de hidrólise enzimática de [GlcN] = 449x10-4 &plusmn; 15x10-4 mol L-1 para [GlcN] = 105x10-4 &plusmn; 11x10-4 mol L-1, quando o <span style=\"text-decoration: overline\">GR aumentou de 12,30% (amostra M-CMQH-2,5) para 28,64% (amostra M-CMQH-25). As amostras M-CMQH-5, M-CMQH-10, M-CMQD-10 e M-CMQD-25 apresentam as propriedades mais adequadas para o emprego como membranas para a prevenção das adesões pericárdicas, pois apresentam superfícies altamente porosas, com baixas taxa de hidratação e de solubilidade, resistência máxima à tração superior a 0,67 MPa, percentual de elongação superior à 30%, e degradação enzimática inferior a [GlcN] = 400x10-4 mol L-1 após 15 dias de incubação. / The aim of this study was to produce and characterize membranes of chitosan and cross-linked N,O-carboxymethylchitosan, displaying appropriate physical and chemical properties to act as matrices for the proliferation of mesothelial cells. The structural and morphological characteristics of the purified samples of chitosan (sample Q, acquired from Yue Planting, China) and sodium carboxymethylchitosan (sample NaCMQH, acquired from Heppe Medical, Germany, and sample NaCMQD, acquired from Dayang Chemicals, China) were determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR1H), infrared spectroscopy, conductometry, viscometry and pH-solubility tests. The carboxymethylchitosan membranes (M-CMQHs and M-CMQDs) were made up by means of lyophilization, with glutaraldehyde being used as a cross-linking agent at different concentrations to evaluate its effect on the cross-linking degree and on the membranes properties. The membranes were characterized in terms of cross-linking degree and hydration rate, by scanning electronic microscopy (SEM), thermogravimetry, ultimate tensile strength and the susceptibility to enzymatic degradation. The sample Q showed average degree of acetylation (<span style=\"text-decoration: overline\">DA) of 23.60%, being soluble at pH &le; 6.5. The sample NaCMQH presented <span style=\"text-decoration: overline\">DA=16.32% and average degree of substitution (<span style=\"text-decoration: overline\">DS) of 1.68, being insoluble in the region of 2.5 &le; pH &le; 6.5. The sample NaCMQD presented <span style=\"text-decoration: overline\">DA=3.31% and <span style=\"text-decoration: overline\">DS=1.43, being insoluble in the region of 3.0 &le; pH &le; 7.0. The cross-linking of carboxymethylchitosan membranes (M-CMQHs and M-CMQDs) was carried out to reduce its solubility and to improve its the physical properties. The higher the glutaraldehyde concentration employed in the reaction, the higher average cross-linking degree (<span style=\"text-decoration: overline\">CD), which ranged from 10.39 &plusmn; 0.37% ([glutaraldehyde] = 2,5x10-3 mol L-1) to 62.38 &plusmn; 1.71% ([glutaraldehyde] = 2,5x10-3 mol L-1). The morphological characteristics of the samples M-Q, M-CMQHs M-CMQDs were observed through SEM, evidencing the formation of porous structures with a larger quantity of apparent pores as <span style=\"text-decoration: overline\">DC increased, ranging from 175 pores mm-2 to 291 pores mm-2 when <span style=\"text-decoration: overline\">DC increased from 12.30% (sample CMQH-M-2.5) to 35.82% (sample M-CMQH-50). The sample M-Q showed low hydration rate (321.16 &plusmn; 18.68%) and high percentage of recovered mass (90.62 &plusmn; 2.13%) after immersion for 24 hours, when compared to samples M-CMQHs and M-CMQDs. Increasing the <span style=\"text-decoration: overline\">DC of the samples M-CMQHs and M-CMQDs resulted in improved mechanical properties as the ultimate tensile strength increased from 0.21 &plusmn; 0.16 MPa (M-CMQD-2.5, <span style=\"text-decoration: overline\">DC &asymp; 10.39%) to 0.82 &plusmn; 0.33 MPa (M-CMQH-50, <span style=\"text-decoration: overline\">DC &asymp; 62.38%). However, those samples with lower <span style=\"text-decoration: overline\">DC values presented an increase in strain at fracture, as the CMQH-M-2.5 sample (<span style=\"text-decoration: overline\">DC &asymp; 12.30%), which registered a strain at fracture of 73.08 &plusmn; 2.20%. The sample M-Q showed a low rate of enzymatic hydrolysis ([GlcN] = 47x10-4 &plusmn; 1x10-4 mol L-1) as a consequence of the low solubility of chitosan at pH &gt; 6.5. Concerning the effects of cross-linked degree, there was a reduction in the enzymatic hydrolysis rate from [GlcN] = 449x10-4 &plusmn; 15x10-4 mol L-1 to [GlcN] = 105x10-4 &plusmn; 11x10-4 mol L-1, when <span style=\"text-decoration: overline\">DC increased from 12.30% (M-CMQH-2.5) to 28.64% (M-CMQH-25). The samples M-CMQH-5, M-CMQH-10, M-CMQD-10 and M-CMQD-25 exhibit appropriate properties to act in the prevention of pericardial adhesions, owing to its highly porous surfaces, low hydration rate and insolubility, ultimate tensile strength exceeding 0.67 MPa, strain at fracture higher than 30% and enzymatic degradation rate lower than [GlcN] = 400x10-4 mol L-1 after 15 days of incubation.

Submitted by Cibele Nogueira (cibelenogueira@ufgd.edu.br) on 2016-06-02T18:54:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) HEBERREIS.pdf: 2541219 bytes, checksum: cd04c1b03abd226c04f6db4163c0f42a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-02T18:54:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) HEBERREIS.pdf: 2541219 bytes, checksum: cd04c1b03abd226c04f6db4163c0f42a (MD5) Previous issue date: 2014-12-05 / The Formosa papaya (Carica papaya L.), due to characteristics such as the high moisture content and high respiratory rates and be easily damaged, may suffer great losses if not commercialized and not consumed in a timely manner. Additionally, pre-and post-harvest factors as pathogens and abiotic factors can lead to quantitative and qualitative losses. In creasing life shelf and to reduce post-harvest losses, this study aimed to establish the best alternative treatment for post-harvest conservation of Formosa papaya "Tainung 1" and for the in vitro and in vivo control of Colletotrichum gloeosporioides. For the assay of post-harvest conservation were evaluated two types of packaging (with or without film of low density polyethylene-LDPE); four treatments (control, chitosan 2%, chitosan 4% and fungicide Prochloraz (Sportak 450 EC-0,75 mL/1 L water) and four storage periods (0; 7; 14 and 21 days) under 10° C, with relative humidity of 90 ± 5%, in the absence of light. For the assay in vitro were used the control treatments, 1 and 3% chitosan, the fungicide Prochloraz (Sportak 450 EC-0,75 mL/1 L water), and the aqueous extracts of clove, cinnamon and ginger 5 and 15%. Mycelial growth, sporulation and germination of conidia were evaluated. In the in vivo assay, treatments were used with the largest concentrations in vitro assay, having evaluated the severity of anthracnose, caused by Colletotrichum gloeosporioides and sensory analysis of the fruits. In the post-harvest conservation assay, the Formosa papaya store under refrigeration, associated with the LDPE, provided greater time conservation of apparent quality (up to 7 days) and greater stability of the chemical variables in relation to fruit without LDPE. The external appearance of the fruit was preserved for up to 14 days for treatment LDPE + 4% chitosan and for up to 21 days for treatment LDPE + fungicide Prochloraz. In the assays of control in vitro and severity, in vivo, the best treatments were with the fungicide Prochloraz and aqueous extract of clove, followed by chitosan, aqueous extracts of cinnamon and ginger. By sensory analysis, plant extracts and chitosan, in the concentrations used, not prejudiced the aroma and flavor of the fruit. / O mamão Formosa (Carica papaya L.), em razão de ter como características elevados teor de umidade e taxas respiratórias e ser facilmente danificável, pode sofrer perdas pela falta de comercialização ou de consumo em tempo hábil. Além disso, fatores pré e pós-colheita, como patógenos e fatores abióticos, podem levar a perdas quantitativas e qualitativas. Visando aumentar a vida útil e reduzir as perdas pós-colheita, este trabalho teve por objetivo estabelecer o melhor tratamento alternativo para a conservação pós-colheita de mamão Formosa “Tainung 1” e para o controle in vitro e in vivo de Colletotrichum gloeosporioides. Para o ensaio de conservação pós-colheita, foram avaliados dois tipos de acondicionamento (com ou sem filme de polietileno de baixa densidade - PEBD); quatro tratamentos (testemunha, quitosana 2%, quitosana 4% e fungicida Procloraz - Sportak 450 EC – 0,75 mL/1 litro de água) e quatro períodos de armazenamento (0, 7, 14 e 21 dias) em câmara a 10 ºC, com umidade relativa de 90 ± 5%, na ausência de luz. Para os ensaios in vitro foram utilizados os tratamentos testemunha, quitosana 1 e 3%, o fungicida Procloraz - Sportak 450 EC – 0,75 mL/1 litro de água, e os extratos aquosos de cravo, canela e gengibre 5 e 15%. Para as avaliações foram considerados o crescimento micelial, esporulação e germinação de conídios. Para o ensaio in vivo, foram utilizados os tratamentos com as maiores concentrações do ensaio in vitro, tendo-se avaliado a severidade de antracnose, causada por Colletotrichum gloeosporioides, e a análise sensorial dos frutos. No ensaio de conservação pós-colheita, o armazenamento de mamão Formosa sob refrigeração, associado à PEBD, proporcionou maior tempo de conservação da qualidade aparente (até 7 dias) e maior estabilidade das variáveis químicas em relação a frutos sem PEBD. A aparência externa dos frutos foi conservada por até 14 dias pelo tratamento PEBD + quitosana 4% e por até 21 dias pelo tratamento PEBD + fungicida Procloraz. Nos ensaios de controle in vitro e de severidade, in vivo, os melhores tratamentos foram com o fungicida Procloraz e extrato aquoso de cravo, seguidos de quitosana, extratos aquosos de canela e gengibre. Pela análise sensorial, os extratos vegetais e a quitosana, nas concentrações utilizadas, não prejudicaram o aroma e o sabor dos frutos.

Estima-se, que, no Brasil, ocorram cerca de um milhão de vítimas de queimaduras por ano, e mesmo com a dinâmica de inovações na área da saúde, a reparação deste tipo de lesão tecidual, permanece um grande desafio. Os queimados tendem a contrair infecções sistêmicas, as quais poderão levar a óbito, se não houver o tratamento adequado ao paciente. Desta forma, são necessários cuidados extremos nas etapas que envolvem este complexo reparo tissular. Diante das dificuldades na substituição ou regeneração de órgãos ou tecidos lesionados, surgiu um campo interdisciplinar chamado de engenharia de tecidos, com foco no estudo para o desenvolvimento de suportes tridimensionais, constituídos de materiais sintéticos ou naturais, onde são cultivadas células do próprio paciente, para posteriormente serem reinseridas reparando tecidos ou substituindo órgãos por inteiro. A quitosana é um dos biopolímeros mais utilizados hoje na área de engenharia de tecidos, devido a sua capacidade de agir de forma significativa nas três fases que envolvem a cicatrização de queimaduras, sendo elas: a fase inflamatória, a fase proliferativa e a fase reparadora, e por sua alta ação bacteriostática e fungistática. Diante das propriedades já existentes da quitosana, o objetivo desta pesquisa foi o estudo para intensificá-las, através do aumento do seu grau de desacetilação e modificando-a para uma escala nanométrica aumentando assim sua área superficial. Para isso, a quitosana foi submetida a meio altamente alcalino com variação de temperatura e variação do tempo de reação, utilizando a ferramenta estatística fatorial completo 23. Após a obtenção das amostras desacetiladas, foi verificado, através dos espectros obtidos por espectroscopia na região do infravermelho, que os maiores valores de grau de desacetilação ocorreram utilizando os níveis máximos em todos os fatores envolvidos na reação. Para analisar a cinética da reação e confirmar as informações obtidas do fatorial 23, foi feito um novo planejamento fatorial 22, fixando o tempo de seis horas de reação, e no decorrer deste tempo foram retiradas onze alíquotas, para análise de seus graus de desacetilação (GD). O padrão de resultados dos experimentos permitiu a aplicação de um modelo matemático que representou a realidade do que ocorreu durante a reação, sendo este o modelo do núcleo não reagido. Posteriormente, a quitosana com alto grau de desacetilação foi submetida ao método de ultrassom e pelas análises do diâmetro das partículas, potencial zeta e índice de polidispersão, foi possível verificar que a quitosana após ser submetida ao ultrassom e no pH adequado, foi possível atingir partículas em escala nanométrica. / It is estimated that in Brazil about one million burn victims occur per year, and even with the dynamics of innovations in the health area, the repair of this type of tissue injury, remains a great challenge. Burns tend to contract systemic infections, which can lead to death if the patient is not adequately treated. In this way, extreme care is required in the steps involved in this complex tissue repair. Faced with difficulties in the replacement or regeneration of injured organs or tissues, an interdisciplinary field called tissue engineering has emerged, focusing on the study for the development of three-dimensional supports, consisting of synthetic or natural materials, where the patient\'s own cells are cultured, subsequently reinserted by repairing tissues or replacing whole organs. Chitosan is one of the most widely used biopolymers nowadays in the field of tissue engineering, due to its capacity to act in a significant way in the three phases that involve the healing of burns, namely: inflammatory phase, proliferative phase and repair phase, and for its high bacteriostatic and fungiostatic action. In view of the existing properties of chitosan, the objective of this research was to intensify them by increasing its degree of deacetylation and modifying it to a gauge scale, thus increasing its surface area. For this, chitosan was submitted to a highly alkaline medium with temperature variation and reaction time variation, using the complete factorial statistical tool 23. After obtaining the deacetylated samples, it was verified by spectroscopy in the infrared region, that the highest values of deacetylation degree occurred after using the maximum levels in all factors involved in the reaction. In order to analyze the kinetics of the reaction and to confirm the information obtained from factorial 23, a new 22 factorial design was made, fixing the time of six hours of reaction, during which eleven aliquots were taken for analysis of their degree of desacetylation (GD). The pattern of results of the experiments allowed the application of a mathematical model that represented the reality of what occurred during the reaction, being this the model of the shrinking core model. Subsequently, the chitosan with a high degree of deacetylation was subjected to the ultrasound method and the analysis of particle diameter, zeta potential and polydispersion index allowed to verify that chitosan after being submitted to ultrasound at the appropriate pH achieved particles in nanometer scale.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-11-13T20:42:28Z No. of bitstreams: 1 Desiree_Scheidt_2018.pdf: 2702009 bytes, checksum: acf3f21bfb597257a2a34ce95b6f6002 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-13T20:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Desiree_Scheidt_2018.pdf: 2702009 bytes, checksum: acf3f21bfb597257a2a34ce95b6f6002 (MD5) Previous issue date: 2018-08-27 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / Nanofibers generated using polymers are generally produced by the electrospinning method. It is a simple, economical and versatile technique that uses an electric force to generate ultrafine fibers. Chitosan is a non-toxic, biodegradable, biocompatible polymer obtained from renewable natural sources that attracts the interest of researchers. However, due to the difficulty of electrospinning pure chitosan, it has been tried to ally the poly (ethylene oxide) PEO to the polymeric matrix of chitosan, in order to facilitate the process of obtaining fibers. In this context, the initial objective of this work was to obtain a polymeric blends containing chitosan and PEO capable of generating nanofibers when subjected to the electrospinning process. The poly (ethylene oxide) was excellent as a helper in chitosan spinning, allowing the obtaining of fibers with up to 90% of the same and the average diameter obtained was of 320nm. The process parameters were evaluated and the ones that showed the best result were a concentration of 4% of chitosan and 2% of PEO, applied tension of 18kv and distance between the collector and needle of 20cm. The incorporation of PEO into the polymeric matrix of chitosan proved to be an effective strategy for obtaining nanofibers by the electrophilic process. The study was then carried out for the incorporation of the drug neomycin sulfate into the electrophilic matrix. Membranes in the ratio of 90/10 (v / v) chitosan / 4% PEO / 4% (m / v), as well as membranes in the ratio 80/20 (v / v) chitosan / PEO (4% / 2%) were studied as support for the incorporation of the drug. When the neomycin sulfate was incorporated together with the solution and subjected to electrospinning, the diameter of the fibers obtained were even smaller, with a mean of 258nm. The obtained membranes were subjected to physico-chemical analysis, which proved the miscibility of the polymers chitosan and PEO as well as confirmed the incorporation of the neomycin sulfate to the blend. The antimicrobial activity for the drug and non-drug membranes was investigated against Gram positive and Gram negative bacteria and the registered inhibition halos were larger or near the control. The neomycin sulfate release test indicated that it had a rapid release profile, and with only 120 minutes, much of the drug had already been released from the polymer film. In view of this, the membranes developed in this study suggest to be promising candidates for the application as a biomaterial in wound healing. / Nanofibras poliméricas podem ser produzidas utilizando o método de eletrofiação. Trata-se de uma técnica simples, econômica e versátil que utiliza um potencial elétrico para gerar fibras em escala nanométrica. Dentre os polímeros eletrofiados, pode-se destacar a quitosana, a qual é um polímero atóxico, biodegradável, biocompatível, obtido por meio de fontes naturais renováveis, que vem despertando o interesse de pesquisadores. No entanto, devido à dificuldade de eletrofiação desse material puro, tem-se buscado aliar o poli (óxido de etileno) PEO à matriz polimérica da quitosana, a fim de se facilitar o processo de obtenção de fibras. Nesse contexto, o objetivo inicial deste trabalho foi a obtenção de uma blenda polimérica contento quitosana e PEO capaz de gerar nanofibras quando sujeitas ao processo de eletrofiação. O poli (óxido de etileno) mostrou-se excelente como auxiliador na fiação da quitosana, permitindo a obtenção de fibras com até 90% da mesma e o diâmetro médio obtido foi de 320nm. Os parâmetros de processo foram avaliados e os que mostraram melhor resultado foi uma concentração de 4% (m/v) de quitosana em ácido acético 90% (v/v) e 2% (m/v) de PEO em ácido acético 50% (v/v), tensão aplicada foi de 18kV e distância entre o coletor e agulha de 20cm. A incorporação do PEO à matriz polimérica de quitosana se mostrou, então, uma estratégia eficaz para a obtenção de nanofibras por meio do processo de eletrofiação. Seguiu-se então o estudo para a incorporação do fármaco sulfato de neomicina à matriz eletrofiada, com a finalidade de ampliar a atividade antimicrobiana do filme obtido. Membranas na proporção 90/10 (v/v) de quitosana/PEO 4%/4% (m/v), assim como membranas na proporção 80/20 (v/v) quitosana/PEO 4%/2% (m/v) foram estudadas como suporte para a incorporação do fármaco. Quando o sulfato de neomicina foi incorporado junto a solução e submetido a eletrofiação, o diâmetro das fibras obtidas foram ainda menores, com média de 258nm. As membranas obtidas foram sujeitas a análises físico-químicas, as quais comprovarem a miscibilidade dos polímeros quitosana e PEO assim como confirmaram a incorporação do sulfato de neomicina à blenda. A atividade antimicrobiana para as membranas com fármaco e sem fármaco foi investigada contra bactérias Gram positivas e Gram negativas e os halos de inibição registrados foram maiores ou próximo ao controle, demonstrando uma alta capacidade antimicrobiana. O teste de liberação do sulfato de neomicina indicou que o mesmo apresenta um perfil de liberação rápido, sendo que com apenas 120 minutos grande parte do fármaco já havia se desprendido do filme polimérico. Diante disso, as membranas desenvolvidas nesse estudo sugerem ser promissoras candidatas para a aplicação como um biomaterial na cicatrização de feridas, sendo ainda necessários estudos de viabilidade celular.

A quitosana é um biopolímero funcional com grande potencial de desenvolvimento, podendo gerar diferentes tipos de materiais com variadas funções. Conforme modificações na sua estrutura, a quitosana tem encontrado aplicações nas mais diversas áreas, possuindo um grande leque de aplicações. Apesar do crescente uso da quitosana e do aumento das pesquisas por novas aplicações, a prospecção de outras opções de fontes (que não crustáceos) de quitosana não têm sido consistentemente apresentadas. O objetivo do presente projeto é realizar a prospecção quantitativa e qualitativa de uma nova fonte renovável de quitosana. Temos como uma fonte alternativa para a produção de quitosana, os blatódeos que são comumente conhecidos como baratas. Eles são organismos terrestres que apresentam uma reprodução consideravelmente rápida, se adaptam aos mais variados ambientes e tem o custo de criação baixíssimo devido à sua fácil adaptação ao ambiente e alimentação. Além disso, os blatódeos não possuem sazonalidade, e ainda realizam ecdises, podendo-se utilizar as exúvias para a produção de quitosana. Foram determinados o processo e o rendimento do processo de obtenção de quitosana a partir de blatódeos (Phoetalia pallida). Os blatódeos foram submetidos a tratamento com solução de hidróxido de sódio 50% (p/v) em temperatura de 120 ºC por sete tempos diferentes (1, 2, 3, 6, 10 e 20 horas). As quitosanas obtidas foram caracterizadas mediante técnicas de espectroscopia no Infravermelho (FTIR), comportamento térmico (TG/DTG e DSC), difração de raios-x, viscosimetria e teste de solubilidade. A obtenção de quitosana a partir de blatódeos apresentou vantagens em relação à produção a partir de crustáceos: reduzido número de etapas do processo e dispensa o tratamento com HCl, que é um poluente. O processo de obtenção de quitosana teve rendimento de aproximadamente 15%, variando de acordo com o tempo de reação. De uma maneira geral, as quitosanas de barata apresentaram características semelhantes à quitosana de camarão. / Chitosan is a functional biopolymer with great development potential, which can generate different types of materials with several purposes. Depending on changes in its structure, chitosan has found applications in several areas, having a wide range of applications. Despite the increasing use of chitosan and the increase in research for new applications, the exploration of other options as sources of chitosan (other than shellfish) have not been consistently shown. The goal of this project is to conduct a quantitative and qualitative exploration of a new renewable source of chitosan. Blattaria, commonly known as cockroaches, are an alternative source for the production of chitosan. They are terrestrial organisms that present a considerably fast reproduction, adapt to many different environments and have a very low cost of growing, due to its easy adaptation to the environment and food. Moreover, the cockroaches don´t present seasonality and still perform ecdysis, where the exuvia can be used to produce chitosan. The process and the efficiency of the process of obtaining chitosan from the cockroaches, Phoetalia pallida, were determined: they were treated with a solution of sodium hydroxide 50% (w / v) at a temperature of 120 °C for seven different time periods (1, 2, 3, 6, 10 and 20 hours). Chitosans obtained therefrom were characterized by Infrared spectroscopy (FTIR), thermal behavior (TG / DTG and DSC), x-ray diffraction, viscosimetry and solubility test. Obtaining chitosan from cockroaches showed advantages over the production from shellfish: reduced number of process steps and not requiring treatment with HCl, which is a pollutant. The process of obtaining chitosan showed an efficiency of approximately 15%, depending upon the reaction time. In general, the cockroach chitosan showed characteristics similar to shrimp chitosan.

Modificações químicas são executadas com o objetivo de preparar derivados de quitosana com melhores propriedades, inclusive a solubilidade, ampliando as suas possibilidades de aplicação. Neste projeto, gládios de lulas foram utilizados para a extração de beta-quitina, a qual foi submetida ao processo de desacetilação assistida por irradiação de ultrassom de alta intensidade visando à produção de quitosana extensivamente desacetilada. A quitosana extensivamente desacetilada foi então submetida à reação de carboximetilação, visando à preparação de O-carboximetilquitosana. Foram estudados os efeitos da razão molar quitosana/ácido monocloroacético e do tempo sobre a reação de carboximetilação de quitosana e as características do produto obtido. As características estruturais e morfológicas das amostras geradas neste projeto, a saber, beta-quitina, quitosana e os produtos de carboximetilação de quitosana, foram determinadas pelo emprego de espectroscopias de ressonância magnética nuclear e no infravermelho, análise elementar, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Medidas de viscosidade foram empregadas para a determinação de massas molares médias viscosimétricas de quitina, quitosana e O-carboximetilquitosana. A solubilidade de O-carboximetilquitosana em meios aquosos em função do pH e do grau médio de carboximetilação foi investigada por espectroscopia UV/visível e a estabilidade térmica foi estudada por análise termogravimétrica.A partir dos espectros de ressonância magnética nuclear de hidrogênio das amostras de carboximetilquitosana foi constatado que a carboximetilação da quitosana ocorreu em extensões diferentes em função das condições reacionais. Também foi constatada a ocorrência de N-carboximetilação, evidenciada pelos sinais observados no intervalo de 3,0-3,4 ppm, atribuídos à mono e dissubstituição dos grupos amino. Porém, dada a baixa intensidade dos sinais, foi concluído que a carboximetilação dos grupos aminos ocorreu em baixa extensão. No intervalo 4,05-4,55 ppm foram observados os sinais correspondentes à ressonância dos hidrogênios dos grupos carboximetil (-CH2-COOD) introduzidos nas posições 3 e 6 das unidades de carboximetilquitosana. A espectroscopia no infravermelho também permitiu a distinção das características estruturais de beta-quitina, quitosana, carboximetilquitosana e a determinação dos graus médios de substituição das amostras carboximetiladas, que variaram no intervalo 0,21&lt;GS&lt;0,43. As análises de difração de raios X e as análises termogravimétricas mostraram que a carboximetilação de quitosana gerou derivados menos cristalinos, mais hidrofílicos e termicamente menos estáveis do que o polímero de partida. As amostras de carboximetilquitosana apresentaram solubilidade em meios ácido (pH&lt;3,0), neutro (pH&asymp;7,5) e alcalino (pH&gt;8,0) devido à ocorrência de cargas ao longo de suas cadeias nesses meios, mas foram insolúveis no intervalo 3,5&lt;pH&lt;7,5. Foi observada a ocorrência de despolimerização simultaneamente à carboximetilação, visto que as amostras de carboximetilquitosana apresentaram valores de massas molares viscosimétricas médias inferiores ao da quitosana de partida. Os resultados deste estudo mostram que o grau médio de substituição das amostras de carboximetilquitosana é fortemente afetado pelo excesso de ácido monocloroacético empregado na reação de derivatização de quitosana, porém o prolongamento da reação não gera derivados mais substituídos. / Chemical modifications are carried out to prepare chitosan derivatives with improved properties, including solubility, extending their application possibilities. In this project, beta-chitin extracted from squid pens was subjected to the ultrasound assisted deacetylation process (USAD Process) aiming the production of extensively deacetylated chitosan. The extensively deacetylated chitosan was submitted to the carboxymethylation reaction to result in O-carboxymethylchiotosan (O-CMC). The effects of the molar ratio of chitosan / monochloroacetic acid and of the reaction time on the carboxymethylation reaction and on the characteristics of the O-CMC samples were studied. The structural and morphological characteristics of the samples generated in this project, beta-chitin, chitosan and carboximethylchitosan, were determined by nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy, elemental analysis, X-rays diffraction and scanning electron microscopy. Viscosity measurements were employed to determine the viscosity average molecular weight of chitin, chitosan and O-CMC. The solubility of O-CMC samples in aqueous solution of different pHs was investigated by UV / visible spectroscopy while the thermal stability was studied by thermogravimetric analysis. The 1H-NMR spectra of the O-CMC samples revealed that the carboxymethylation of chitosan occurred in different extents depending on the reaction conditions. It was also revealed the occurrence of N-carboxymethylation, evidenced by the signals observed in the range of 3.0 ppm - 3.4 ppm, assigned to the mono and disubstitution of amino groups. However, as the signal intensity was low, it was concluded that the N-carboxymethylation occurred in low extension. In the interval 4.05 ppm - 4.55 ppm it were observed the signals corresponding to the resonance of the hydrogens of the carboxymethyl groups (-CH2-COOD) introduced in positions 3 and 6 of the repeating units of O-CMC. The infrared spectroscopy also allowed the distinction of the structural features of beta-chitin, chitosan, carboxymethylchitosan and the determination of the average degree of substitution of carboxymethylated samples, which varied in the range 0,21 &lt;GS &lt;0,43. The X-ray diffraction and thermogravimetric analysis showed that the carboximethylation of chitosan produced derivatives less crystalline, more hydrophilic and thermally less stable than the parent polymer. The O-CMC samples showed solubility in acid (pH &lt;3.0), neutral (pH &asymp; 7.5) and alkaline (pH&gt; 8.0) media due to the occurrence of charges along its chains, but the polymer was insoluble in the range 3.5 &lt;pH &lt;7.5. The occurrence of depolymerization simultaneously to the carboxymethylation reaction was observed since the O-CMC samples showed lower viscosity average molecular weight values as compared to the parent chitosan. The results of this study show that the average degree of substitution of the O-CMC samples is strongly affected by the excess of monochloroacetic acid used in the derivatization reaction of chitosan, but the extension of the reaction for longer times doesn\'t generate more substituted derivatives.