Orientador: Angela Maria Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:39:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veiga_ItiaraGoncalves_M.pdf: 5364423 bytes, checksum: 0c76c70a83787dbabce289bdb626f413 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O corpo humano é recoberto por aproximadamente 2 m2 de pele e, lesões cutâneas, além de causarem danos físicos, mecânicos e térmicos, podem também afetar as funções fisiológicas de outros tecidos. As membranas desenvolvidas para o tratamento de lesões podem ser constituídas por vários tipos de polímeros, sendo a quitosana um dos mais estudados. Polissacarídeos negativamente carregados como alginato, pectina, carragena e xantana são capazes de formar complexos polieletrólitos (PEC) com a quitosana. Uma das técnicas de preparação de membranas contendo simultaneamente quitosana e poliânion envolve a produção de coacervados das matérias-primas. Membranas de quitosana e alginato foram já detalhadamente estudadas para uso em lesões de pele. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de metodologia escalonável de preparação de membranas de quitosana-xantana (em substituição ao alginato), estudando-se o efeito do uso de diferentes vazões e relações mássicas durante a preparação do PEC e da reticulação térmica nas propriedades das membranas obtidas. Outros poliânions foram também testados, mas a xantana apresentou as características mais adequadas. As membranas de quitosana-xantana foram caracterizadas quanto à morfologia, à espessura, à capacidade de drenagem de água, à resistência mecânica, à capacidade máxima de absorção de diferentes soluções aquosas e à sua perda de massa quando nelas estocadas. Membranas capazes de absorver até 40 g de H2O, 12 g de solução salina, 5 g de fluído corpóreo simulado e 5 g de soro sanguíneo por grama de amostra foram obtidas, com perda de massa máxima nas mesmas soluções de até 12%. Capacidade de drenagem de água de até 6 Kg/m2.dia e resistência à tração de até 5,5 MPa foram verificadas. Dentre as membranas de quitosana-xantana obtidas, as preparadas a partir de soluções de quitosana e xantana de mesma concentração (0,25%) misturadas a uma vazão de 300 mL/h mostraram-se as mais promissoras para serem utilizadas em lesões de pele. A reticulação térmica das membranas não ocasionou diferença significativa nas características mecânicas. / Abstract: The human body is covered by approximately 2 m2 of skin and, skin lesions, in addition to causing physical, mechanical and thermal damage, may also affect the physiological functions of other tissues. The membranes developed to treat lesions can be constituted by several types of polymers, being chitosan one of the most studied. Negatively charged polysaccharides such as alginate, pectin, carrageenan and xanthan are capable to form polyelectrolytes complexes (PEC) with chitosan. Techniques used for the preparation of membranes containing simultaneously chitosan and polyanion involves the production of coacervates from the raw materials. Chitosan-alginate membranes have been studied in detail for the use in skin lesions. In this context, this work aimed the development of a up scalable methodology to prepare chitosan-xanthan membranes, in which xanthan replaces alginate. The effects of using different flow rates and mass ratios during the PEC preparation and of the use of thermal crosslinking on membrane properties was evaluated. Other polyanions were also tested, but xanthan presented the most adequate characteristics. The chitosan-xanthan membranes were characterized regarding to morphology, thickness, water drainage ability, tensile strength and strain at break, maximum uptake capacity of different aqueous solutions and percentage of mass loss when stored in the same media. Membranes capable of absorbing up to 40 g of H2O, 12 g of saline solution, 5 g of simulated body fluid and 5 g of blood serum per gram of sample were obtained, with maximum mass loss in the same solutions equal to 12%. Water drainage ability up to 6 Kg/m2.day and tensile strength up to 5,5 MPa were observed. The chitosan-xanthan membranes obtained from colutions of the same concentrations of chitosan and xanthan (0.25%) mixed at a flow rate of 300 mL/h presented the most promising characteristics to be used as dressings for skin lesions. The thermal crosslinking did not cause significant difference in their mechanical characteristics. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Theo Guenter Kieckbusch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:35:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarianaAltenhofenda_D.pdf: 13012501 bytes, checksum: 23a63960ceb6cf8d4c7d9672c06f5d58 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Filmes simples de alginato (FA) e filmes compostos de alginato e quitosana nas proporções 82,5:17,5 (FC1) e 65:35 (FC2), de baixo grau de reticulação com cálcio (0,04 g CaCl2.2H2O/g alginato) contendo glicerol como plastificante, foram confeccionados pela técnica de casting. Esses filmes foram submetidos a uma reticulação complementar por imersão durante 30 minutos em uma solução contendo 5g CaCl2.2H2O/100 mL. Filmes FA, FC1 e FC2 com espessura média de 48, 54 e 62 µm, respectivamente, apresentaram massa solubilizada em água de 0,15, 0,19 e 0,23 g/g massa seca, coeficientes de permeabilidade ao vapor de água de 4,04, 4,91 e 7,41 g.mm/m2.dia.kPa, intumescimento em água de 68, 102 e 195% (em massa), tensão na ruptura de 96, 75 e 59 MPa e alongamento na ruptura de 8,4, 12,5 e 17,1%. Esses valores assim como o conteúdo de cálcio e os espectros de FTIR indicaram que, nas condições experimentais utilizadas, a interação do alginato com os íons cálcio foi mais efetiva do que com a quitosana, não havendo indícios de formação de ligação amídica entre o alginato e a quitosana. A análise da Tg por DMA também indicou separação de fases entre os dois polímeros. Os filmes com 35% de quitosana apresentaram estrutura polimérica mais rugosa e heterogênea. As três formulações receberam sorbato de potássio (até 17 g/100g biopolímero) e natamicina (0, 0,5, 1, 2, 4 e 8 g/100g biopolímero) como agentes antimicrobianos, e o efeito antimicótico destes filmes frente às espécies Penicillium roqueforti, Penicillium commune e Debaromyces hansenii foi avaliado através do teste de difusão em ágar. O sorbato de potássio não apresentou efeito inibitório, e a natamicina foi eficiente a partir da concentração de 0,5 g/100g biopolímero para o filme de alginato puro e 1 g/100g biopolímero para os filmes compostos. Ensaios de liberação em água indicaram uma cinética muito lenta de liberação do antimicrobiano, sendo mais lenta para os filmes compostos, provavelmente devido à interações eletrostáticas entre a natamicina e a quitosana. Os coeficientes de difusão da natamicina encontrados foram da ordem de 10-11 cm2/s para FA e FC2 e de 10-12 cm2/s para FC1. A estrutura física menos compacta da matriz polimérica do FC2 acelerou a liberação da natamicina. Nas concentrações testadas, a adição da natamicina influenciou principalmente a cor, transparência, rugosidade e morfologia dos filmes. Os resultados obtidos permitem afirmar que os filmes desenvolvidos contendo natamicina apresentam excelente perspectiva de atuação como filmes ativos (antimicrobianos) para alimentos / Abstract: Films composed solely by alginate (FA) and two composite films with different mass proportions of alginate and chitosan, 82.5:17.5 (FC1) and 65:35 (FC2), were obtained by casting. Using glycerol as plasticizer, the films were partially crosslinked by adding calcium chloride (0.04 g CaCl2.2H2O/g alginate) to the film forming solution. The resulting soluble films were further crosslinked by total immersion in a CaCl2 solution (5g CaCl2.2H2O/100 mL) for 30 minutes. FA, FC1 and FC2 with an average thickness of 48, 54 and 62 µm, respectively, exhibited soluble mass in water of 0.15, 0.19 and 0.23 g/g dry matter, water vapor permeability coefficient of 4.04, 4.91 and 7.41 g.mm/m2.day.kPa, swelling in water of 68, 102 and 195% (mass basis), tensile strength of 96, 75 and 59 MPa and elongation at break of 8.4, 12.5 and 17.1%. The tendencies found for the physical properties, complemented with values of calcium content in the films and results of FTIR analysis indicated that under the experimental conditions used, ionic binding of alginate chains with calcium ions was more effective than with chitosan, and no evidence of amidic bonding between alginate and chitosan was found. DMA thermograms also indicated phase separation between the two polymers, showing two Tg's for composite films. Films with higher content of chitosan showed rougher surfaces and less homogeneous polymeric structure. The film formulations received potassium sorbate (up to 17 g/100g biopolymer) and natamycin (0, 0.5, 1, 2, 4 and 8 g/100g biopolymer) as antimicrobial agents, and their antimycotic effect against Penicillium roqueforti, Penicillium commune and Debaromyces hansenii was evaluated by the agar diffusion test. Potassium sorbate did not show inhibitory effect. Natamycin was effective at concentrations as low as 0.5 g/100g biopolymer for alginate film and 1 g/100g biopolymer for composite films. Diffusion experiments in water indicated very slow release kinetics of the antimicrobial, being markedly hindered for the composite films, probably due to electrostatic interactions between chitosan and natamycin. Diffusion coefficients in films were in the order of 10-11 cm2/s for FA and FC2, and 10-12 cm2/s for FC1. The addition of natamycin affected mainly the color, transparency, roughness and morphology of the films, in the tested concentration range. The results showed that the films containing natamycin obtained in the present work show excellent perspectives for acting as active films intended for food applications / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Lucia Helena Innocentini Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:26:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_MariaGabrielaNogueira_D.pdf: 3267625 bytes, checksum: cbe988c7770c0cc05f7db21410bf5cb7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O tratamento de feridas de pele (queimaduras, úlceras, feridas cirúrgicas e de diabétes) é uma problemática mundial que vem sendo amplamente discutida e estudada devido às complicações decorrentes do processo de cicatrização, tais como infecções, septicemia e até óbito. A pele é a interface do organismo humano com o meio externo e quando esta barreira é ferida, a infecção por microorganismos, bem como a perda de fluidos e desidratação são conseqüências temíveis. Portanto, um recobrimento de ferida deve ser utilizado afim de proteger a mesma da invasão de microorganismos e da perda de fluidos, além de substituir as funções da pele. Os recobrimentos de ferida disponíveis comercialmente são principalmente à base de colágeno. Entretanto, devido ao alto custo desta matéria-prima, a busca de novos materiais para a confecção de recobrimentos de ferida vem sendo constante. A quitosana é um biopolímero derivado da quitina, o polissacarídeo mais abundante na natureza depois da celulose, encontrada principalmente no exoesqueleto de insetos e crustáceos. Além de biocompatível e biodegradável, a quitosana apresenta interessantes propriedades biológicas, tais como atividades bactericida, fungicida, hemost~tica, antitumoral e imuno-adjuvante. O processo de produção de quitosana é econômica e ambientalmente viável, pois utiliza subprodutos da indústria pesqueira como matéria-prima. Sendo assim, o preço da quitosana purificada é cerca de 20 vezes menor que o do colágeno na mesma condição. Por estas razões, a quitosana vem sendo amplamente estudada e empregada no tratamento de feridas, nas formas de filmes, membranas, matrizes porosas, géis e até mesmo soluções. No sentido de melhorar suas propriedades, plastificantes, reticulantes e outros polímeros também são utilizados em associação com a quitosana afim de se obter um material viável para utilização. No presente trabalho, membranas de quitosana para recobrimento de feridas foram desenvolvidas, caracterizadas e testadas in vitro e in vivo. O efeito do D-sorbitol como plastificante e o do hexametileno diisocianato . como agente reticulante também foi estudado. Além disso, sistemas de liberação controlada de drogas à base de quitosana foram desenvolvidos e a liberação de gentamicina e sulfadiazina de prata foi avaliada in vitro. O D-sorbitol mostrou-se um bom plastificante para as membranas de quitosana, pois melhorou as propriedades mecânicas e aumentou a permeabilidade ao vapor de água. Além disso, não apresentou citotoxicidades direta e indireta. O hexametileno diisocianato foi utilizado como agente reticulante da quitosana e foi previamente bloqueado com bissulfito de sódio, afim de proteger os grupos reativos e aumentar o rendimento da reação de reticulação. As membranas reticuladas de quitosana não apresentaram citotoxiddade e mostraram-se eficientes sistemas de liberação controladà degentamicina e sulfadiazina de prata. / Abstract: Skin wounds treatment (burns, ulcers, surgical and diabetes wounds) is a world-wide problem that has been widely argued and studied due to the healing process complications, such as infections, septicemia and death. The skin is the interface of the human organism with the external environment and when this barrier is wounded, microorganism infections, as well as the loss of fluids and dehydration are possible consequences. Therefore, a wound dressing must be used to protect the wound from microorganisms' invasion and loss of fluids, besides substituting functions of the lost skin. Commercially available wound dressings are mainly based on collagen. However, because of the high cost of this raw material, the search for new materiais for wound dressings has been continuous. Chitosan is a biopolymer derived from chitin, the most abundant polysaccharide found in nature after cellulose, found mainly in insects and crustaceans exoskeletons. Beyond biocompatible and biodegradable, chitosan also presents interesting biological properties, such as bactericidal, fungicidal, hemostatic, immune-adjuvant and anti-tumor activities. The process of chitosan production is economic and environmentally viable; since it uses fishing industry by-products a~ raw material. Thus, pure chitosan price is about 20 times cheaper than collagen one. For these reasons, chitosan has been widely studied and employed in the treatment of wounds like film, membrane, porous màtrix, gel and solution. Moreover, plasticizers cross linkers and other polymers are also used in association with chitosan to improve the obtained material properties. In this present work, chitosan membranes for wound dressing had been developed and characterized. The use of D-sorbitol as plasticizer and hexamethylene diisocyanate as cross-linker also was investigated. Moreover, chitosan based drug release systems based was developed and the releases of gentamicin and silver sulfadiazine were ín vítro evaluated. D-sorbitol revealed a good plasticizer for chitosan membranes: it improved mechanical properties and increased water vapor permeability. Moreover, it did not show direct and indirect cytotoxicity. Hexamethylene diisocyanate was previous/y blocked with sodium bisulfite to protect reactive groups and to increase chitosan cross linking reaction yield. Cross linked membranes had not shown cytotoxicity and had revealed to be efficient systems for controlled release of gentamicin and silver sulfadiazine. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T00:01:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albarelli_JulianaQueiroz_M.pdf: 12079656 bytes, checksum: 4883a6fcc74937bc5e4be6b917ed0747 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A quitosana é um polímero natural muito estudado devido à sua boa capacidade adsorvente. A aplicação deste biopolímero para remoção de metais pesados tem sido estudada desde o início dos anos 1970 sendo que o número de trabalhos sobre este tema cresceu rapidamente desde então. No entanto, o uso da quitosana como adsorvente em maior escala enfrenta alguns obstáculos, devido à sua baixa resistência mecânica. Uma possível alternativa para melhorar aspectos mecânicos e que também contribui para uma melhor transferência de massa do adsorbato no adsorvente é a imobilização da quitosana em matrizes sólidas utilizando-se técnicas de recobrimento de partículas. Neste contexto, este trabalho visou investigar a imobilização da quitosana em substratos para a aplicação em sistemas de adsorção. Inicialmente foram testados como suporte para imobilização da quitosana vidro, polipropileno, borracha vulcanizada, porcelana e tecido de algodão. O substrato de vidro, utilizado na forma de esferas, apresentou melhor interação com a solução de recobrimento e características adequadas para aplicação em processos de adsorção. As esferas de vidro foram recobertas por diferentes métodos utilizando quitosana 2,5% (m/v) em solução de ácido acético 3% (v/v). O material recoberto foi utilizado em sistemas de adsorção em batelada e contínuo a fim de se analisar a capacidade de remoção de cobre pelo filme de quitosana. Dentre as diferentes técnicas de revestimento estudadas, o processo por "dip coating" obteve um revestimento homogêneo e apresentou boa aderência do filme ao substrato. A natureza da superfície a ser recoberta e a temperatura da solução de recobrimento foram variadas objetivando-se melhorar a fixação da camada de quitosana no suporte, sendo esta ultima variável a mais importante para as condições estudadas. As isotermas de adsorção indicaram um aumento na capacidade de adsorção com o aumento da temperatura na qual ocorre a adsorção. Os dados foram mais bem representados pela isoterma de Langmuir, indicando que o principal fenômeno de adsorção se assemelha a adsorção em monocamada. Observou-se que a capacidade máxima de adsorção encontrada em 25 º C foi semelhante a outros sistemas de adsorção de cobre utilizando quitosana relatados na literatura. Verificou-se um melhor ajuste para o modelo cinético de pseudo-segunda ordem, sugerindo que o fator limitante para a transferência de massa é a reação química. Os estudos de adsorção dinâmica usando as esferas recobertas em sistema de leito fixo demonstraram a possibilidade de seu uso com resultados promissores. / Abstract: Chitosan is a natural polymer largely studied because of its good adsorption capacity. The application of this biosorbent for heavy metal removal has been studied since early 1970s and the number of papers in this subject has grown quickly ever since. However, the use of this material in larger scale faces some barriers due to its low mechanical strength. A possible alternative to improve mechanical resistance and also enhance mass transfer is the immobilization of chitosan onto solid matrices using particle coating techniques. In this context, this study investigates the immobilization of chitosan onto solid supports and its application on adsorption systems. It was tested as support for chitosan immobilization glass, polypropylene, vulcanized rubber, porcelain and cotton. The glass support, used in bead form, has shown the best interaction with the coating solution and good characteristics for application in adsorption processes. Glass beads were coated by different methods using chitosan 2.5% w/v in acetic acid 3% v/v solution. The coated material was used in batch and continuous adsorption systems to analyze the copper removal capacity of the chitosan film. Among the different coating techniques studied, the dip coating procedure formed a homogeneous coating and presented an acceptable film adhesion to the substrate. Variables such as type of surface to be covered and temperature of the coating solution were analyzed on the fixation of the coated material on the substrate. The latter variable affected the most in the studied condition. Adsorption isotherms indicated an increase in the adsorption capacity along with the increase of adsorption temperature. The data were better fitted by Langmuir model, which indicates that the main phenomenon that occurred approaches to a monolayer-type adsorption. The maximum adsorption capacity was found at 25ºC and its value was similar to other copper adsorption systems reported in the literature. The mechanism of sorption showed a better fitting to the second order kinetic model, suggesting that the limiting factor to mass transfer is the chemical reaction. The dynamic adsorption studies using the coated beads in a fixed bed system demonstrated the possibility of its use with promising results. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ângela Maria Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:46:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bueno_CeciliaZorzi_M.pdf: 3065780 bytes, checksum: 051c879f446726b22022fb1e6230150c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A quitosana e o alginato são polissacarídeos atóxicos e biocompatíveis, além de apresentarem propriedades cicatrizantes. Tais características fazem com que esses compostos sejam muito apropriados para a confecção de curativos para o tratamento de lesões de pele. O foco do presente trabalho foi melhorar as propriedades de membranas de quitosana-alginato, preparadas pela produção controlada de agregados poliméricos. Inicialmente, fez-se um aumento de escala do processo com o objetivo de acelerar a produção das membranas. Nesta etapa foi analisada a influência das condições de operação sobre as propriedades do produto final. Em uma segunda etapa, testou-se a reticulação covalente das membranas com glutaraldeído. Na terceira etapa, foram avaliadas diferentes condições de reticulação iônica com CaCl2 e (NH4)2SO4, na tentativa de encontrar as concentrações de reticulantes ótimas, que resultassem em membranas com melhores propriedades mecânicas. Foi realizada também a inclusão dos surfatantes biocompatíveis Tween 80, Span 80 e Pluronic F68 na formulação do material, para tentar melhorar a distribuição das cadeias poliméricas e, consequentemente, as propriedades mecânicas. O aumento de escala levou a membranas com resistência à tração de 10,97MPa, alongamento na ruptura de 2,80%, absorção de água em 24 h de 5,67g/g e perda de massa em água após 1 semana de 6,84%. A reticulação com glutaraldeído não resultou em membranas satisfatórias, sendo estas muito quebradiças e de coloração amarelo escura. Quanto ao estudo de diferentes condições de reticulação iônica, as membranas referentes às concentrações de CaCl2 a 0,05M e (NH4)2SO4 a 0,05M, foram as que apresentaram propriedades mais adequadas, sendo sua resistência à tração de 19,43MPa, alongamento na ruptura de 3,17%, absorção de água de 5,28g/g e perda de massa em água de 4,56%. As membranas preparadas na presença de Tween 80 ou Pluronic F68 apresentaram aspecto bastante poroso e seção transversal lamelar, enquanto que o Span 80 não resultou em membranas de aspecto e maleabilidade satisfatórios. Observou-se para as membranas preparadas na presença de Tween 80 e Pluronic F68 resistência à tração de 1,54MPa e 0,98MPa, porcentagem de alongamento na ruptura de 2,06% e 1,96%, capacidade de absorção de água de 13,67g/g e 13,83g/g e perda de massa de 31,38% e 30,47%, respectivamente. As propriedades mecânicas destas membranas, inferiores às esperadas, permitiram verificar que a adição de surfatantes foi benéfica apenas do ponto de vista da distribuição polimérica do sistema. Porém, membranas porosas puderam ser obtidas por meio de um método de baixo custo e inédito na literatura, com potencial de aplicação extensível a outras áreas além da de curativos. / Abstract: Chitosan and alginate are non-toxic and biocompatible polysaccharides, which have healing properties. Such characteristics make these compounds very appropriate for the production of wound dressings. The focus of this work was to improve the properties of chitosan-alginate membranes prepared by the controlled production of polymeric aggregates. Initially, the process was scaled-up, aiming at accelerating membranes production. The influence of operational conditions on the final product properties was analysed. In a second step, the membranes were covalently crosslinked with glutaraldehyde. In a third step, different ionic crosslinking conditions with CaCl2 and (NH4)2SO4 were evaluated to find the optimal concentrations of crosslinking solutions, which might lead to more resistant membranes. Another used approach was the inclusion of the biocompatible surfactants, Tween 80, Span 80 and Pluronic F68, in the formulation of the membranes, with the purpose of improving the polymeric chains distribution in the system, which could, consequently, improve the mechanical properties of the membranes. The process scale-up led to membranes with tensile strength of 10.97MPa, elongation at break of 2.80%, water uptake after 24h of 5.67g/g and mass loss in water after 1 week of 6.84%. Crosslinking with glutaraldehyde resulted in very fragile and yellow dark membranes, which were not considered satisfactory. Membranes crosslinked with 0.05M CaCl2 and 0.05M (NH4)2SO4 presented better properties than the ones produced in the other conditions, having tensile strength of 19.43MPa, elongation at break of 3.17%, water uptake of 5.28g/g and mass loss in water of 4.56%. The membranes prepared with Tween 80 or Pluronic F68 had a very porous aspect and a lamellar cross-section, while membranes prepared with Span 80 were not considered satisfactory regarding its aspect and malleability. The properties of the membranes prepared with Tween 80 and Pluronic F68 were tensile strength of 1.54MPa and 0.98MPa, elongation at break of 2.06% and 1.96%, water uptake of 13.67g/g and and 13.83g/g and mass loss in water of 31.38% and 30.47%, respectively. The mechanical properties of these membranes were inferior to expected, leading to the conclusion that the use of surfactants improved only the polymeric distribution of the system. Despite that, porous membranes were obtained by a low cost and inedit method, having potential applications as wound dressings, as well as in other areas. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Marisa Masumi Beppu, Eric Guibal / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T08:07:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RodrigoSilveira_D.pdf: 3808842 bytes, checksum: 11ce477168f6648e2b9dbfc9e1eba278 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nos últimos anos, a quitosana, um polissacarídeo linear obtido através da desacetilação da quitina, tem sido descrito como um biopolímero para remoção de metais pesados a partir de efluentes industrias, devido a presença de grupos amino e hidroxilas em suas estruturas, os quais podem atuar como sitios ativos. Vários métodos têm sido utilizados para modificar a quitosana natural, como reticulação com glutaraldeído (GLA) ou eplicloridrina (ECH). As propriedades de adsorção de diferentes espécies metálicas individuais vêm sendo largamente estudadas, embora, a maioria dos efluentes industriais não contenha somente uma espécie metálica, mas várias. Este trabalho foi proposto objetivando-se investigar o fenômeno de adsorção em um sistema binário sintético, constituído dos íons Hg(II) e Cu(II), utilizando-se quitosana natural ou reticulada como bioadsorvente. Membranas de quitosana foram obtidas e seguiu-se com o levantamento das propriedades cinéticas e de equilíbrio, em sistemas monocomponentes e de mistura. O estudo de equilíbrio monocomponente mostrou que a quitosana possui maior afinidade pelos íons Hg(II) quando comparado aos íons Cu(II). Observou-se que a reticulação aumentou a capacidade de adsorção. Para os sistemas de misturas pôde-se observar que o Hg é menos afetado pela presença de Cu. Usando somente dados monocomponentes de equilíbrio os efeitos de adsorção competitiva dos diferentes íons na mistura foram avaliados utilizando o modelo de Langmuir Estendido e a Teoria da Solução Adsorvida Ideal (IAST). A modelagem da cinética de adsorção mostrou que a difusão externa (efeito de filme) é menos significativa que a difusão intrapartícula para íons Cu(II), e o contrário para os íons Hg(II). Ao aumentar a concentração de Hg, a cinética do Cu foi fortemente influenciada. Obtiveram-se bons resultados de dessorção para os íons Hg(II) utilizando-se soluções de NaCl e KI como eluente, e para os íons Cu(II) utilizando-se H2SO4 e tiouréia. Estes resultados indicam que para os íons Hg(II) a adsorção pode-se dar tanto por quelação, troca-iônica ou atração eletrostática, enquanto para os íons Cu(II), o mecanismo de quelação é mais significativo. Utilizaram-se as técnicas de espectroscopia de foto-elétrons (XPS) e estrutura fina de absorção de raios-X (EXAFS) utilizando radiação Síncrotron. Pela técnica de XPS, pôde-se observar que as espécies de Cu(II) são reduzidas sobre a quitosana reticulada com glutaraldeído. A técnica EXAFS confirmou que a adsorção destas espécies se dá nos grupos amino e hidroxilas, embora não tenha sido possível diferenciá-los entre si / Abstract: Recent investigations have described chitosan, a linear polysaccharide obtained from deacetylation of chitin, as a suitable biopolymer to remove heavy metal ions from wastewater, since the amino and hydroxyl groups present in its structure can act as chelating sites. Several methods have been used to modify natural chitosan, such as crosslinking with glutaraldehyde (GLA) or epiclorohydrin (ECH). The adsorption of different heavy metal ions in single systems has been investigated. However, in real systems it is more common to observe several ions in solution, which may interfere and compete for adsorption sites. The aim of this work was to study the adsorption of copper and mercury ions on natural and crosslinked chitosan membranes (single and binary systems), in order to evaluate the competition of different metallic ions for the chelation sites of chitosan. Chitosan membranes were prepared and used to obtain the single and binary kinetic and equilibrium properties. The values of adsorption capacity for mercury ions were higher than those for copper ions for all kinds of chitosan membranes. The highest adsorption capacities were found for crosslinked chitosan. It is possible to notice that the presence of copper ions in the mixture has a more significant impact on mercury adsorption than the other way around. Using only the monocomponent data, the competitive adsorption effects of the different ions in mixture were evaluated using the Langmuir Extended Model and Ideal Adsorbed Solution Theory (IAST). The adsorption kinetic modeling showed that external diffusion (boundary layer) is more significant than intraparticle diffusion for copper ions and the opposite for mercury ions. By increasing the mercury concentration, the copper kinetics was strongly influenced. The best desorption results were obtained for Hg(II) ions using NaCl and KI solutions as elutants. For Cu(II) ions, the best results were obtained by using H2SO4 and thioreia solutions. These results indicated that the adsorption mechanism for Hg(II) ions on chitosan is either by chelation, ion-exchange and electrostatic attraction, while for Cu(II) ions the chelation is more significant mechanism. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (EXAFS) were used to investigate the complex properties. The XPS results showed a possible reduction of Cu(II) ions on glutaraldehydecrosslinked chitosan. The EXAFS results confirmed that copper and mercury adsorption could have happen both on amino and hydroxil groups / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Angela Maria Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AnaPaula_D.pdf: 12266653 bytes, checksum: 0091b801b742b9245223c7939d5484c2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As membranas poliméricas destinadas ao tratamento de lesões cutâneas ou internas podem ser constituídas por vários tipos de polímeros, sendo a quitosana e o alginato compostos freqüentemente empregados para tal finalidade. Enquanto a quitosana é um aminopolissacarídeo derivado da quitina, o alginato é um polissacarídeo extraído de algas. Ambos são atóxicos, biocompatíveis e facilitam a cicatrização de feridas. Frente a isto, a obtenção de membranas de quitosana-alginato para serem utilizadas na terapia de lesões, como curativos, mostra-se de grande relevância. Neste contexto, este trabalho visou o desenvolvimento de metodologia escalonável de preparação e a caracterização de membranas de quitosana e alginato (contendo ou não bacitracina), empregando distintas condições controladas de vazão e agitação durante a mistura dos polissacarídeos. Em adição, o efeito da utilização do plastificante glicerol na preparação das membranas de quitosana-alginato, bem como a comparação das propriedades das mesmas às daquelas constituídas somente por quitosana, foi realizado. As membranas foram caracterizadas quanto à espessura, à capacidade máxima de absorção de diferentes soluções aquosas, à capacidade de drenagem de água, à perda de massa quando estocadas em água e em outros solventes, à resistência mecânica, à permeabilidade ao oxigênio e ao vapor d¿água, à eficácia na proteção contra permeação de bactérias, à eficiência de incorporação de bacitracina, à morfologia de superfície antes e após a exposição à bacitracina, ao desempenho quanto à formação de halo de inibição antes e após a incorporação do fármaco e quanto ao desempenho in vivo. Os resultados mostraram que membranas de quitosanaalginato isentas de glicerol, capazes de absorver em torno de 19,2 g H2O/g membrana seca, com capacidade de drenagem de água de até 14.343 g/m2-dia, resistência à tração em torno de 30 MPa, eficazes contra a permeação de bactérias, com permeabilidade ao vapor d_ água de 2.678 g/m2-dia, eficiência de incorporação de bacitracina de até 25% e desempenho adequado in vivo foram obtidas pelo procedimento proposto, sugerindo assim, que as membranas de quitosana-alginato obtidas neste trabalho apresentam bom potencial para serem utilizadas como curativos temporários na terapia de lesões / Abstract: Polymeric membranes developed to treat cutaneous or internal lesions can be constituted by several types of polymers, being chitosan and alginate frequently employed for this purpose. While chitosan is a deacetylated derivative of chitin, alginate is a natural linear polysaccharide obtained from seaweed. Both polysaccharides are nontoxic, biodegradable and biocompatible, and in addition, show healing properties. In this way, the production of chitosan-alginate membranes designed to be used on lesion terapy, as wound dressings, is particularly relevant. In this context, this work focused the development of a reproducible and easy to scale up methodology to prepare and characterize chitosan-alginate membranes (containing or not bacitracin). Different controlled conditions of flow rate and stirring rate were employed during the mixture of both polysaccharides. In addition, the effects of glycerol utilization on chitosan-alginate membrane characteristics, as well as the comparison of the properties of the obtained membranes to those of membranes containing only of chitosan, was performed. The membranes were characterized regarding thickness, maximum uptake capacity of different aqueous solutions, water drainage ability, percentage of mass loss when stored in water and in other solvents, tensile strength and strain at break, permeability to water vapor and oxygen, effectiveness of protection against bacterial permeation, bacitracin incorporation efficiency, morphology before and after exposure to bacitracin, formation of inhibition zone before and after bacitracin incorporation and in vivo performance. The results obtained showed that glycerol-free chitosan-alginate membranes, able to absorb around 19.2 g H2O/g membrane, with water drainage ability up to 14,343 g/m2-day, tensile strength around 30 MPa, effective against bacterial penetration, with water vapor permeability around 2,678 g/m2-day, bacitracin incorporation up to 25% and adequate performance in vivo can be obtained by the proposed procedure, suggesting that the chitosan-alginate membranes obtained in this work have good potential to be used as temporary dressings on lesions terapy / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-21T19:57:29Z No. of bitstreams: 2 Tese - Apóstolo Ferreira Martins - 2013.pdf: 3484742 bytes, checksum: 39684f9f07bf15cacff9b0c7f509d87c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-21T19:57:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Apóstolo Ferreira Martins - 2013.pdf: 3484742 bytes, checksum: 39684f9f07bf15cacff9b0c7f509d87c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-21T19:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Apóstolo Ferreira Martins - 2013.pdf: 3484742 bytes, checksum: 39684f9f07bf15cacff9b0c7f509d87c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-08-16 / Abdominal wall defects may require anatomical and functional reconstruction, what is usually achieved with the use of meshes. However these materials can trigger the formation of adhesions. To minimize or abolish this process one side of the mesh can be coated with a product that stands between this material and the visceral peritoneum forming a composite. The present study evaluated the systemic and tissue response to the implantation of composite polypropylene mesh-based film of chitosan 2QM (PQ group), compared to promoted by polypropylene mesh alone (group PP), intraperitoneally implanted in the abdominal cavity of pigs. After 28 days evaluation was performed by ultrasonography and video-laparoscopy. No significant difference was observed between the two groups of animals with respect to the formation of adhesions (P> 0.05). Systemic reactions were evaluated by means of the leukocyte count, C-reactive protein dosage, seric total protein, albumin and globulins which also showed no significant difference between groups (P1> 0.05). The systemic response was proportional to the composite response promoted by polypropylene mesh. However, the tissue inflammatory response was higher in the PP group (P = 0.0033). The number of polymorphonuclear cells increased statistically in the region of the implant in PQ group (P = 0.0068). Type I collagen and total collagen predominated in the implant regions in PP group (P = 0.0154 and P = 0.0037 respectively). It was concluded that the composite polypropylene mesh-chitosan based film has not promoted systemic response in animals, but the tissue inflammatory response was represented by a slow influx of polimornucleares. It can be inferred that the thickness of the chitosan based film was a factor that hindered the incorporation the composite by tissue receptor along with the slow degradation of the polysaccharide in vivo. / Defeitos de parede abdominal podem requerer a reconstrução anatômica e funcional, o que normalmente é conseguido com emprego de telas. Entretanto, esses materiais podem desencadear a formação de aderências. Para minimizar, ou impedir, esse processo uma das faces da tela pode ser revestida por um produto que se interponha entre este material e o peritônio visceral. O presente estudo avaliou a resposta sistêmica e tecidual ao implante do compósito tela de polipropileno-filme à base de quitosana 2QM (grupo PQ), comparado à promovida pela tela de polipropileno isolada (grupo PP), implantada intraperitonialmente na cavidade abdominal de suínos. Após 28 dias procedeu-se a avaliação por ultrassonografia, videolaparoscopia e não se observou diferença significativa entre os dois grupos de animais com relação à formação de aderências (P > 0,05). As reações sistêmicas foram avaliadas por meio da contagem de leucócitos, dosagem de proteína C-reativa, proteínas totais séricas, albumina e globulinas, que também não mostraram diferença significativa entre os grupos (P1 > 0,05). A resposta sistêmica ao compósito foi proporcional à resposta promovida pela tela de polipropileno. Entretanto, a resposta inflamatória tecidual foi maior no grupo PP (P = 0,0033). Os polimorfonucleares apresentaram-se estatisticamente aumentados na região do implante no grupo PQ (P = 0,0068). O colágeno tipo I e o colágeno total predominaram nas regiões de implante do grupo PP (P = 0,0154 e P = 0,0037 respectivamente). Concluiu-se que o compósito tela de polipropileno-filme à base de quitosana não promoveu resposta sistêmica nos animais, mas a resposta inflamatória tecidual foi representada por um influxo tardio de polimornucleares. Pode-se inferir que a elevada espessura do filme à base de quitosana e seu longo tempo de degradação in vivo (>28 dias) foram fatores que dificultaram a incorporação do compósito no tecido receptor.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-02-17T17:53:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Geicilene Katrine de Paiva Soares.pdf: 25824150 bytes, checksum: 841f81f51a56cad73959f622a066ba0c (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-02-17T17:53:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Geicilene Katrine de Paiva Soares.pdf: 25824150 bytes, checksum: 841f81f51a56cad73959f622a066ba0c (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-02-17T17:54:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Geicilene Katrine de Paiva Soares.pdf: 25824150 bytes, checksum: 841f81f51a56cad73959f622a066ba0c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-17T17:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Geicilene Katrine de Paiva Soares.pdf: 25824150 bytes, checksum: 841f81f51a56cad73959f622a066ba0c (MD5) Previous issue date: 2015-10-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work two sets of samples were evaluated according to their morphological and structural point of view. The first set is the powder samples: Chitosan (Q) purchased from Yue Planting – China; N,O-carboxymethyl sodium (NaCMQD) purchased on Dayang Chemicals – China and Heppe Medical – Germany. The second set of samples is in the form of membranes, which were synthesized in the laboratory from powder samples mentioned above: Chitosan Membrane (M-Q); Membrane of N,Ocarboxymethyl Chitosan synthesized from the Carboxymethyl Chitosan obtained at the Dayang Chemicals (M-CMQD) and N, O-carboxymethyl chitosan synthesized from the Carboxymethyl Chitosan obtained at the Heppe Medical (M-CMQH). Using NMR 13C the average degree of acetylation DA and substitution DS was determined for NaCMQD and NaCMQH samples, and as a tool to propose a molecular structure for each sample. The XRD patterns of powder samples (Q, NaCMQD and NaCMQH) and membranes (M-Q, M-CMQD and M-CMQH) showed for sample Q peaks located at (2 = 10:4, 19.8, 22.2, 29.6, 35.3 and 40:9 ), and the peaks related to their respective membrane (M-Q) was located at 2 = 10:4 and 15:1 , between 2 = 19:8 and 35:3 , and between 2 = 38:6 and 44:5 . The same was observed for NaCMQD sample (between 2 = 8:9 and 13:2 , 2 = 20:1 and between 2 = 33:2 and 42:2 ) and its respective membrane M-CMQD, with peaks located between 2 = 10:3 and 13:7 , 2 = 19:8 and 25:7 , 2 = 37:8 and 45:1 . The samples NaCMQH and M-CMQH showed similar XRD profiles (between 2 = 8:9 and 13:3 , 2 = 17:6 and 26:4 , 2 = 35:0 and 43:1 ). The percentage of crystallinity was estimated using the XRD profiles through Peak Fitting Module Program. For samples in the powder form the crystallinity percentages were found around 45, 40 and 30%, respectively. For samples in the form of membrane the crystallinity was about 35, 30 and 30, respectively. Chitosan powder and membrane (Q and M-Q) had higher percent of crystallinity due to the smaller size of its side groups, facilitating regular packing of their chains, since the carboxymethylchitosan showed extensive side groups, as evidenced by NMR¹³C, which hinders the packing of chains, decreasing its crystalline domains. The Le Bail method was performed using the FullProf program to refine the cell parameters initially found in literature, with orthorhombic space group. The refined cell parameters for Q and M-Q samples showed a = 9 ° A, b = 16 °A and c = 10 A° , approximately; for NaCMQD, NaCMQH, M-CMQD and M-CMQH, ten values of refined parameters were a = 13 A° , b = 19 °A and c = 10 A° , approximately. The average size of its crystallites/anisotropy of the samples Q, M-Q, NaCMQD, M-CMQD, NaCMQH and M-CMQH were 29 (4) A° , 16 (4) ° A, 32 (7) ° A, 23 (2) ° A, 20 (1) °A and 24 (1) A° , respectively. The increase of cell parameters a and b in the Carboxymethyl Chitosans occurred due to the insertion of side groups from carboxymethylation of chitosan, resulting in difficulty in packaging of the chains and therefore the crystallinity and the anisotropic dimensions of the crystallites. The morphologies of powders and membranes were evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM). Samples in powder form (Q, NaCMQD and NaCMQH) presented a variety of sizes of its grains, which showed no uniformity. Membranes (MQ, M-CMQD e M-CMQH) were classified according to their pore size and thickness of the fibers through the ImageJ software. All membranes had pores greater than 50 nm (macropores) and the thickness of fibers were found most frequently around 0.15 m (M-Q) between 5 and 10 m (M-CMQD) and about 5 m (M-CMQH). The thermal stability of the samples was assessed by Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG). The physical form of the samples as well as their degree of crystallinity have influenced the main thermal events. Among the powder samples, chitosan showed greater thermal stability with a initial temperature of degradation around 283 C. Among the membranes, the M-Q and M-CMQH samples showed similar initial degradation temperature of around 233 C. Thus, this work presents a systematic evaluation of Chitosan and N,O-carboxymethyl chitosan, as well as their respective membranes, showing intrinsic characteristics of these samples according to their structural and morphological point of view. / Neste trabalho dois conjuntos de amostras foram estudados segundo o ponto de vista morfol´ogico e estrutural. O primeiro conjunto representa as amostras em p´ o: Quitosana (Q) adquirida da Yue Planting – China; N,O-carboximetilquitosana s ´odica (NaCMQD) adquirida da Dayang Chemicals – China e da Heppe Medical – Alemanha. O segundo conjunto representa as amostras na forma de membranas, sintetizadas em laborat ´ orio, a partir das amostras em p´o mencionadas anteriormente: Membrana de Quitosana (M-Q), Membrana de N,O-carboximetilquitosana sintetizada a partir da Quitosana obtida da Dayang Chemicals (M-CMQD) e N,O-carboximetilquitosana sintetizada a partir da Quitosana obtida da Heppe Medical (M-CMQH). Atrav´es das medidas de Espectroscopia de Ressonˆancia Magn´etica Nuclear de Carbono 13 (RMN 13C) foi poss´ıvel determinar o grau m´edio de acetilac¸ ˜ao GA e substituic¸ ˜ao GS para as amostras NaCMQD e NaCMQH, bem como propor uma estrutura molecular para cada amostra. Os difratogramas das amostras na forma de p´o (Q, NaCMQD e NaCMQH) e membrana (M-Q, M-CMQD e M-CMQH) foram obtidos atrav´es da difrac¸ ˜ao de raios X (DRX), e mostrou que a amostra Q apresentou uma quantidade maior de picos, localizados em 2 = 10; 4; 19,8; 22,2; 29,6; 35,3 e 40;9 , em relac¸ ˜ao `a sua respectiva membrana MQ com picos localizados em 2 = 10;4 e 15;1 ; entre 2 = 19;8 e 35;3 ; e entre 2 = 38;6 e 44;5 . O mesmo aconteceu para a amostra NaCMQD (entre 2 = 8;9 e 13;2 ; 2 = 20;1 e entre 2 = 33;2 e 42;2 ) e sua respectiva membrana M-CMQD com picos localizados entre 2 = 10;3 e 13;7 ; 2 = 19;8 e 25;7 ; 2 = 37;8 e 45;1 . J´a as amostras NaCMQH e M-CMQH apresentaram perfis de DRX semelhantes (entre 2 = 8;9 e 13;3 ; 2 = 17;6 e 26;4 ; 2 = 35;0 e 43;1 ). O percentual de cristalinidade foi estimado utilizando-se os perfis de DRX, atrav´es do programa Peak Fitting Module. Para as amostras na forma de p´ o, Q, NaCMQD e NaCMQH, os percentuais de cristalinidade foram encontrados em torno de 45, 40 e 30%, respectivamente. Para as amostras na forma de membrana, M-Q, M-CMQD e M-CMQH, a cristalinidade ficou em torno de 35, 30 e 30%, respectivamente. A quitosana em p´o e membrana (Q e M-Q) apresentaram maior percentual cristalinidade possivelmente devido ao menor tamanho de seus grupos laterais, facilitando o empacotamento regular de suas cadeias, j´a que as carboximetilquitosanas apresentaram grupos laterais extensos, como constatado por RMN 13C, o que dificulta o empacotamento das cadeias, diminuindo seus dom´ınios cristalinos. O ajuste Le Bail foi realizado atrav´es do programa FullProf para refinar os parˆametros de cela inicialmente encontrados em literatura, com sistema cristalino ortorrˆombico. Os parˆametros de cela refinados para as amostras Q e M-Q apresentaram a = 9 ° A, b = 16 °A e c = 10 A° , aproximadamente; para as amostras NaCMQD, M-CMQD, NaCMQH e M-CMQH, os valores dos parˆametros refinados forama = 13 ° A, b = 19 °A e c = 10 A° , aproximadamente. O tamanhome´dio de seus cristalitos e suas respectivas anisotropias para as amostras Q, M-Q, NaCMQD, M-CMQD, NaCMQH e M-CMQH foram de 29 (4) ° A, 16 (4) ° A, 32 (7) ° A, 23 (2) ° A, 20 (1) °A e 24 (1)A° , respectivamente. O aumento dos paraˆmetros de cela a e b nas carboximetilquitosanas ocorreu devido `a inserc¸ ˜ao de grupos laterais provenientes da carboximetilac¸ ˜ao da Quitosana, resultando em dificuldade de empacotamento das cadeias e, consequentemente, na cristalinidade e nas dimens˜oes anisotr´opicas dos cristalitos. As morfologias dos p´os e membranas foram avaliadas atrav´es da Microscopia Eletrˆonica de Varredura (MEV). As amostras em forma de p´o (Q, NaCMQD e NaCMQH) apresentaram uma variedade de tamanhos de seus gr˜aos, os quais n˜ao apresentaram uniformidade. As membranas (M-Q, M-CMQD e M-CMQH) foram classificadas de acordo o tamanho dos seus poros e espessura de suas fibras atrav´es do programa ImageJ. Todas as membranas apresentaram poros maiores que 50 nm (macroporos) e as espessuras de suas fibras foram encontradas com maior frequˆencia em torno de 0,15 m (M-Q), entre 5 e 10 m (M-CMQD) e em torno de 5 m (M-CMQH). A estabilidade t´ermica das amostras foi avaliada atrav´es da An´alise Termogravim´etrica (TGA/DTG). A forma f´ısica das amostras, bem como o seu grau de cristalinidade, influenciou os principais eventos t´ermicos. Entre as amostras em p´ o, a quitosana apresentou maior estabilidade t´ermica com temperatura inicial de degradac¸ ˜ao de 283 C. Entre as membranas, as amostras M-Q e M-CMQH apresentaram valores similares de temperatura inicial de degradac¸ ˜ao em torno de 233 C. Dessa forma, este trabalho apresentou uma avaliac¸ ˜ao sistem´atica de Quitosana e N,O-Carboximetilquitosana, bem como de suas respectivas membranas, evidenciando caracter´ısticas intr´ınsecas das amostras segundo o ponto de vista estrutural e morfol´ogico, esperando-se contribuir de maneira significativa com a comunidade cient´ıfica com os dados aqui apresentados.

Ao mesmo tempo em que se avolumam os problemas ambientais causados pelos impactos de atividades industriais o homem tenta aperfeiÃoar ou desenvolver novas tÃcnicas de descontaminaÃÃo. A biorremediaÃÃo se destaca pela ampla gama de microrganismos que podem metabolizar muitos dos principais poluentes, alÃm de nÃo deixar resÃduos ou subprodutos recalcitrantes, como geralmente ocorre com outras tÃcnicas. Uma das mais recentes inovaÃÃes nesta Ãrea diz respeito ao uso de microrganismos imobilizados. A imobilizaÃÃo traz uma serie de vantagens, alÃm de facilitar o controle do processo e dos microrganismos. A quitosana, um polissacarÃdeo natural que pode ser obtido de carapaÃas de crustÃceos, agrega vÃrias caracterÃsticas que o tornam um suporte ideal para imobilizaÃÃo de certos organismos. Destaca-se sua biodegradabilidade, lipofilicidade, capacidade de formar gel e microesferas, alÃm de poder ser reticulado. Neste trabalho foi preparada uma quitosana a partir de quitina de carapaÃas de camarÃo com grau de desacetilaÃÃo de 78% e massa molar mÃdia de 117.000 Da. Esse polÃmero serviu de matriz para imobilizaÃÃo de uma cepa da bactÃria Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus, selecionada pela hidrofobicidade de sua parede celular, o que a torna um emulsificante. Foram produzidos esferas, membranas, filmes e hidrogÃis de quitosana sem e com a bactÃria imobilizada. Os produtos foram testados quanto à capacidade de emulsificaÃÃo de misturas Ãleo-Ãgua, remoÃÃo de cobre e chumbo de amostras de Ãguas contaminadas e como coagulantes de Ãleo em Ãgua. Os produtos tambÃm foram avaliados quanto à resistÃncia mecÃnica, uniformidade, solubilidade, alÃm de serem analisados por microscopia eletrÃnica de varredura. Os resultados mostraram que a incorporaÃÃo da bactÃria a quitosana melhorou significativamente a resistÃncia desse polÃmero. A membrana de quitosana suportou atà 53,62 Mpa enquanto uma membrana semelhante contendo bactÃrias imobilizadas suportou atà 73,96 Mpa. As esferas com a bactÃria tambÃm se destacaram pela uniformidade e resistÃncia a agitaÃÃo mecÃnica durante os testes de emulsificaÃÃo de misturas Ãleo-Ãgua. As esferas com cÃlulas ao contrÃrio das esferas sem cÃlulas promoveram a emulsificaÃÃo de hidrocarbonetos, atingindo um percentual de 60% de emulsificaÃÃo. Os filmes obtidos pelo tratamento das membranas com glicerol 20% se comportaram bem diferentes das membranas. Os filmes foram menos resistentes a traÃÃo, suportando 20,50 Mpa e 8,91 Mpa, para filmes sem cÃlulas e com cÃlulas respectivamente. Por outro lado, foram significativamente mais elÃsticos do que asmembranas, como provado pelos valores dos mÃdulos de Young, 146,4 Mpa e 222,8 Mpa, para filmes sem cÃlulas e com cÃlulas, respectivamente. As membranas com bactÃrias imobilizadas removeram mais eficientemente cobre e chumbo do que as membranas sem cÃlulas, enquanto os filmes independentemente de terem ou nÃo cÃlulas imobilizadas foram impermeÃveis à passagem dessas soluÃÃes. As esferas de quitosana contendo cÃlulas foram significativamente mais eficientes para adsorver cobre e chumbo de amostras de Ãguas contaminadas. Comparativamente, o cobre foi melhor adsorvido do que o chumbo nas esferas. NÃo foram observadas diferenÃas na remoÃÃo de atà 200 μg/g de cobre e chumbo atribuÃveis Ãs diferenÃas da Ãgua doce e Ãgua do mar. A adsorÃÃo de cobre e chumbo foi da ordem de 20 mg/g de quitosana enquanto a capacidade de dessorÃÃo foi de mais de 90% para o cobre e mais de 80% para o chumbo. NÃo foram observadas diferenÃas entre a coagulaÃÃo de amostras de petrÃleo derramadas em Ãgua com gÃis de quitosana sem cÃlulas ou com cÃlulas. Conclusivamente, os produtos desenvolvidos e testados neste trabalho possuem grande potencial para emprego em atividades de biorremediaÃÃo. / As the environmental problems caused by the impacts of industrial activities increase the man tries to improve or to develop new descontamination techniques. The bioremediation stands out for a wide range of microorganisms that can metabolize many of the pollutants, besides not leaving residues or recalcitrant by-products, as it usually happens with other techniques. One of the most recent innovations in this concern is the use of immobilized microorganisms. The immobilization has many advantages besides facilitating the control of the process and the microorganisms. The chitosan, a natural polysaccharide that can be obtained from crustacea shells, presents several characteristics that turn it an ideal support for immobilization of certain microorganisms such as its biodegradability, lipofilic properties, capacity to form gel and beads and it can be reticulated. In this work was prepared a chitosan starting from chitin of shrimp shells with degree of desacetilation of 78% and molar mass of 117.000 Da. This polymer was used for immobilization of the Staphylococcus saprophyticus subsp. saprophyticus strain, selected by the cell-wall hydrophobicity, what turns it an emulsificant. Beads, membranes, films and hydrogels were produced with and without immobilized bacteria. The products were tested for oil-water emulsification, removal of copper and lead from contaminated water and as clotting of oil in water. The products were also available for the mechanical resistance, uniformity, solubility and analyzed by electronic microscopy of varredure. The results showed that the incorporation of the bacteria into chitosan improved significantly the resistance of this polymer. The chitosan membrane supported up to 53.62 Mpa while a similar membrane containing immobilized bacteria supported up to 73.96 Mpa. The beads with the bacterium also stood out for the uniformity and mechanical resistance during the tests of oil-water emulsification. The beads with cells unlike the beads without cells promoted the hydrocarbon emulsification, reaching of 60%. The films obtained by the treatment of the membranes with glycerol 20% behaved very different far from the membranes. The films were less resistant to traction, supporting 20.50 Mpa and 8.91 Mpa, for films without cells and with cells respectively. On the other hand, the films were significantly more elastic than the membranes, as proven by the values of the Young modules, 146.4 Mpa and 222.8 Mpa, for films without cells and with cells, respectively. The membranes with immobilized bacteria removed copper and lead more efficiently than the membranes without cells, while the films showed the same result independently of having or not immobilized cells. Both films were impermeable to the passage of copper and lead solutions. The beads containing cells were significantly more efficient for metal adsorption from samples of polluted waters. Comparatively, the copper was better adsorpted than the lead. There were not observed any difference on the removal of 200 μg/g of copper and lead that should be attributed to the differences of fresh and sea water. The copper and lead adsorption was of 20mg/g of chitosan while the desorption was more than 90% for the copper and more than 80% for the lead. No differences were observed among the petroleum coagulation spilled in water with chitosan gels with or without cells. In conclusion, the products developed and tested in this work showed great potential for bioremediation applications.