Orientador: Francisco Benedito Teixeira Pessine / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T11:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barboza_AnaClaudiaRuedaNery_D.pdf: 6657696 bytes, checksum: 97ec0acb030267fe87c6983093726afb (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O objetivo foi deste trabalho foi obter, caracterizar e avaliar suspensões aquosas de micropartículas poliméricas bioadesivas para liberação sustentada do antisséptico digluconato de clorexidina (CHG), trabalhando somente em meio aquoso e com substâncias reconhecidamente biocompatíveis e de baixa toxicidade, para potencial aplicação na cavidade bucal. As micropartículas foram obtidas por complexação dos polieletrólitos quitosana e alginato de sódio, com auxílio de íons cálcio, e da clorexidina. O método de obtenção desenvolvido permitiu obter suspensões com distribuição de diâmetros de partículas adequada e boa estabilidade. Através de delineamento experimental fatorial, avaliou-se o efeito dos principais componentes da suspensão sobre o diâmetro médio das micropartículas e sobre a incorporação de CHG. A liberação de CHG em meio simulador da cavidade oral (saliva artificial) ocorreu de forma gradual e por longos períodos, indicando existência de interação entre o ativo, de natureza catiônica, e as terminações aniônicas do biopolímero alginato. A cinética de liberação de sistemas onde tais interações ocorrem é complexa e sua compreensão envolve diversos fenômenos físico-químicos, que se procurou identificar e discutir. Realizou-se, de forma simplificada, a modelagem da cinética de liberação através do modelo matemático semiempírico de Peppas-Korsmeyer, o que também indicou a combinação de diferentes fenômenos influenciadores da liberação. Testes preliminares de eficácia antimicrobiana indicaram que a clorexidina do sistema de liberação sustentada manteve sua eficácia sobre os microrganismos padrão avaliados em comparação com a clorexidina livre / Abstract: The objective of this project was to obtain, characterize and evaluate aqueous suspensions of bioadhesive polymeric microparticles for sustained release of the antiseptic chlorhexidine digluconate (CHG), working in aqueous media and with substances recognized as biocompatible and of low toxicity, for potential application to the oral cavity. Microparticles were obtained by complexation of the polyelectrolytes chitosan and sodium alginate, with pre-gelation by calcium ions, and CHG. The method of obtention developed resulted in suspensions with adequate particle size distribution and good stability. Through factorial experimental design, the effect of main suspension components on the median particle diameter and CHG incorporation was evaluated. Chlorhexidine release in oral cavity simulating media (artificial saliva) occurred gradually and for extended periods, indicating the presence of interactions between the cationic active substance, and the anionic moieties of the alginate biopolymer. The release kinetics where those interactions occur is somewhat complex and its understanding involves various physicochemical phenomena that we tried to identify and discuss. Simplified modeling of the release kinetics through the Peppas-Korsmeyer semi-empirical mathematical model was done, also indicating the combination of various release-influencing phenomena. Preliminary microbiological tests indicated that sustained-release CHG kept its efficacy against standard microorganisms evaluated in comparison to free CHG / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:26:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CintiadosSantos_D.pdf: 3684874 bytes, checksum: 818c9e07a2f155ac52889f6ddcf9deab (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O biopolímero quitosana foi quimicamente modificado com aminas após a prévia proteção do grupo amino com benzaldeído. A reação de proteção forneceu o biopolímero BZL, que foi ativado com epicloridrina (EAC). A presença do grupo epóxido, proveniente da interação com a epicloridrina permitiu a inclusão de 2-aminometilpiridina, 2-aminopiridina, 4-aminopiridina, tetraetilenopentamina, 1,3-(aminopropilimidazol), 1-(2-aminoetil)piperazina e 1,4-bis(3-aminopropil) piperazina. Após a remoção do benzaldeído foram obtidos os biopolímeros CTN, C2MF, C4MF, TETF, IZLF, 2PPF e 3PPF, respectivamente, os quais foram caracterizados por análise elementar, difração de raios X, ressonância magnética nuclear do núcleo de carbono no estado sólido e espectroscopia na região do infravermelho. As caracterizações comprovaram o sucesso da reação de proteção dos grupos amino, bem como da remoção do benzaldeído. Os biopolímeros foram aplicados na remoção dos cátions metálicos cobre e cádmio, bem como na remoção dos corantes azul reativo 15 (RB-15), verde brilhante (BG), amarelo reativo (RY) e azul reativo (RB). Os experimentos foram realizados pelo método de batelada e os resultados obtidos foram ajustados à regressão não linear dos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips, obtendo-se melhores ajustes ao último modelo. Os biopolímeros demonstraram uma melhor afinidade pelo cobre e dentre os corantes utilizados, uma melhor afinidade por RY. Os biopolímeros C2MF, C4MF, CTN, IZLF e TETF também foram carregados com os fármacos ibuprofenato de sódio (IBU) e diclofenaco de sódio (DCLO). Os estudos de liberação foram realizados em fluidos corpóreos simulados, obtendo-se perfis de liberação mais lentos para o DCLO. Através da calorimetria isotérmica foi investigado o processo de interação IBU ou Cu2+ com os biopolímeros. Os resultados indicaram processos endotérmicos, espontâneos e entropicamente favoráveis para o fármaco e exotérmicos, espontâneos e entalpicamente favoráveis para o cátion / Abstract: The chitosan biopolymer was chemically modified with amines after prior protection of the amino groups with benzaldehyde. The protection reaction provided the BZL biopolymer, which was activated with epichlorohydrin (EAC). The presence of epoxide groups derived from the epichlorohydrin allowed the inclusion of 2-aminomethylpyridine, 2-aminopyridine, 4-aminopyridine, tetraethylenepentamine, 1,3-(aminopropylimidazole), 1-(2-aminoethyl) piperazine and 1,4-bis(3-aminopropyl) piperazine. After bezaldehyde removal CTN, C2MF, C4MF, TETF, IZLF, 2PPF and 3PPF biopolymers were obtained, respectively, which were characterized by elemental analysis, X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance of carbon nucleus in the solid state and infrared spectroscopy. The characterizations confirmed the success of protective reaction of amino groups as well as the benzaldehyde removal. The biopolymers were applied for the removal of copper and cadmium and also for reactive blue 15 (RB-15), brilliant green (BG), reactive yellow (RY) and reactive blue (RB) dyes. The experiments were carried out by batch method and the results were fitted with non-linear regression of the models of Langmuir, Freundlich and Sips, where the better fit was obtained using the last model. The biopolymers demonstrated better affinity for copper and among the dyes used, the best affinity was observed for RY. The C2MF, C4MF, CTN, TETF and IZLF biopolymers were also loaded with sodium ibuprofen (IBU) and diclofenac (DCLO) drugs. The release investigations were performed in simulated body fluids, resulting in slower release profile for DCLO. Through isothermal calorimetry processes, the interaction of IBU or Cu2+ with biopolymers was studied. The results indicated endothermic, spontaneous and entropically favorable processes for the drug and exothermic, spontaneous and favorable enthalpy process for the cation / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências

Quinones are natural or synthetic organic compounds and play important biological and physiological roles. Among the naphthoquinones, two of them appears as promising compounds: lapachol, found in large quantities in plants of the Bignoniaceae family, and its synthetic isomer, isolapachol. Lapachol and its derivative show several activities against the snail Biomphalaria glabrata, the intermediate host of the helminth Schistosoma mansoni, causative agent of schistosomiasis; against Trypanosoma cruzi, Chagas Disease causative agent and others. Isolapachol shows toxicity against fishes (Tilapia nilótica) and Artemia salina. A fact that can directly interfere in the activity of these substances is their lower solubility in aqueous media. It is necessary to employ of more water soluble derivatives, like their salts. Another substance in study is chitosan, a polisacaride from chitin found in great amounts at crustaceous, insects and fungi. It possesses a several of usefull things, like in treatment of wastewater, and in drug delivery systems. The interaction of lapachol and isolapachol sodium salts (LPS and IPS respectively) with chitosan has not found in literature. The aim of this work was to perform a detailed analysis of the interaction of chitosan, LPS and IPS, to obtain the physical-chemical parameters which influence the of adsorption processes of these substances. The first studies has shown that LPS and IPS undergo a chemical denaturation for a long period of storage time. Another results showed that the LPS and IPS solutions are also chemically instable. It was found that chitosan is fully protonated after 15 minutes of contact time, which was confirmed by the pH increasing to 7,0 after acid contact. The adsorption studies of LPS and IPS showed that both adsorb on chitosan, and those processes are more effective at lower pH solutions. The kinetic studies showed that the adsorptions are fast and the equilibria adsorption are reached after 60 minutes of contact time. Adsorption kinetics fit follows well the pseudo-second-order model. The adsorption isotherms of LPS and IPS exhibit higher amounts of IPS than LPS and both fit preferentially the model described by Langmuir, indicating adsorptions in monolayers on energetically homogeneous surfaces. LPS and IPS adsorptions were also influenced by the increase of ionic strength in solution indicating that the main interaction is of electrostatic nature. The thermodynamic parameters showed that the adsorption processes are spontaneous for the two quinones. In LPS the process is endothermic with positive entropy. In IPS, the adsorption is exothermic with negative entropy. These results shown the importance of the resonance of the naphtoquinonic group with the double bond at the side chain, in the adsorption of LPS and IPS. When the desorption was studied, the presence of a phosphate buffer media influence this process significantly, while the temperature does not affect the process and that the IPS is released in lower amounts that LPS. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As quinonas são compostos orgânicos sintéticos ou naturais e desempenham uma grande variedade de funções biológicas e fisiológicas. Na classe das naftoquinonas, duas aparecem como compostos promissores: o lapachol, encontrado em abundância em plantas da família Bignoniaceae, e seu isômero sintético, o isolapachol. Diversas atividades foram atribuidas ao lapachol e seu derivado, frente ao hospedeiro intermediário, o caramujo Biomphalaria glabrata e à cercária, forma larval do Schistosoma mansoni, agente causador da esquistossomose; ao Trypanosoma cruzi, causador da Doença de Chagas entre outras; possuindo também toxicidade frente a peixes (Tilapia nilotica) e a Artemia salina. Um fator que pode prejudicar diretamente a atividade destas substâncias são suas baixas solubilidades em meio aquoso, o que faz necessário a utilização de derivados mais solúveis como alguns seus sais. Outra substância estudada é a quitosana, um polissacarídeo derivado da quitina encontrada em grandes quantidades em diversos crustáceos, insetos e fungos. Ela apresenta uma série de aplicações, tais como sua utilização para a remoção de substâncias no tratamento de águas residuais, e em destaque na área de liberação controlada de fármacos. Não existem registros que mostrem a interação entre os sais de sódio do lapachol (LPS) e isolapachol (IPS) e a quitosana. Diante disso a pesquisa com estas substâncias se torna relevante. O objetivo do trabalho consistiu em realizar uma análise detalhada da interação entre a quitosana e o LPS e IPS, visando conhecer os parâmetros físico-químicos que podem influenciar no desenvolvimento da metodologia de adsorção de tais substâncias. Estudos prévios mostraram que o LPS e o IPS sofrem degradação quando estocados por longos períodos de tempo. Outros resultados também mostraram que as soluções destas quinonas também são instáveis, com a solução de IPS sofrendo modificações após 15 dias. Foi visto também que é necessário deixar a quitosana em meio ácido durante 15 minutos para a sua protonação, o que é confirmado pela elevação do pH para 7,0 após este procedimento. Os estudos de adsorção do LPS e do IPS em flocos de quitosana mostraram que ambos adsorvem na quitosana, e que este processo se mostrou mais efetivo em pH igual a 4,0, confirmando a influência da protonação da quitosana na adsorção. Os estudos cinéticos mostraram que a adsorção de ambas as quinonas ocorre de forma rápida, atingindo o equilíbrio em 60 minutos, seguindo o modelo de pseudosegunda- ordem. As isotermas de adsorção do LPS e IPS exibiram maiores quantidades de IPS adsorvido na quitosana e que as duas seguem preferencialmente o modelo descrito por Langmuir, indicando uma adsorção em monocamadas com uma superfície energeticamente homogênea. Esta adsorção também foi influenciada pelo aumento da força iônica indicando que o principal tipo de interação é de natureza eletrostática. Os parâmetros termodinâmicos químicos mostraram que o processo é espontâneo para as duas quinonas. Para o LPS, o processo de adsorção é endotérmico, com entropia positiva. Para o IPS, a adsorção é exotérmica, com diminuição da entropia. Estes resultados mostram a importância da ressonância do grupo naftoquinônico com a ligação dupla na cadeia lateral na adsorção do isolapachonato, em relação ao lapachonato. Quando se avalia a liberação, foi visto que a presença de um meio tamponado em pH 8,0 influencia de forma mais significativa, enquanto que a temperatura não afetou o processo e que o IPS é liberado em uma quantidade sensivelmente menor que o LPS.

Orientador: Lucimara Gaziola de la Torre / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T17:50:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sipoli_CarolineCasagrande_D.pdf: 4303538 bytes, checksum: 416499c84401c29f761041b6fe23813d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O estudo de processos de produção de nanopartículas poliméricas, mais especificamente a quitosana (CHI), para aplicações em vacinação/terapia gênica é um desafio. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento do processo de produção de nanopartículas de CHI com o agente reticulante tripolifosfato de sódio (TPP), sendo dividido em 3 etapas. A primeira etapa consistiu na produção destas partículas, avaliando a influência do pH da solução inicial de CHI (pH 4; 5 e 5,5). Para isso, utilizou-se um sistema de reator com chicanas e agitação mecânica com impelidor do tipo cowles facilmente escalonável. A caracterização físico-química das nanopartículas permitiu verificar as diferenças das partículas produzidas nos diferentes pH¿s. Um estudo de estabilidade simulando o ambiente de aplicação biológica foi realizado para avaliar as nanopartículas produzidas em pH¿s diferentes e verificou-se que as partículas produzidas nos pH¿s menores apresentaram maior estabilidade no período estudado (4 horas). A avaliaçãp biológica dos complexos preparados (DNA-CHI/TPP), em termos de transfecção in vitro em células HeLa indicou que não houve diferença entre as partículas produzidas nos diferentes pHs. A segunda, etapa do trabalho avaliou a influência da temperatura durante o processo de produção de nanopartículas de CHI/TPP utilizando o mesmo sistema anteriormente descrito. Foram avaliadas três diferentes condições isotérmicas e também a variação de temperatura ao longo da gelificação ionotrópica. Para este último caso, obteve-se nanopartículas com índice de polidispersidade significativamente menor do que os processos isotérmicos. 2 porcentagens de DNA (10 e 40% m/m) foram incoporadas às nanopartículas e a diferença em termos de pDNA incoporado apresentou diferentes eficiências de transfecção em células A293 ao longo do tempo, indicando uma liberação sustentada. Em termos de citotoxicidade, observou-se queda da viabilidade celular após 120 horas de incubação, sem ocorrer dependência da dose. Na terceira etapa realizou-se o uma análise exploratória para o desenvolvimento de um processo microfluídico para produção de partículas de CHI/TPP. Dois métodos foram estudados: focalização hidrodinâmica e emulsão temporária. O processo de emulsão temporária não foi reprodutível visto que a finalização desta etapa foi comprometida devido a precipitação da quitosana nos microcanais. As condições avaliadas para o método de focalização hidrodinâmica geraram nanopartículas de CHI/TPP com alto índice de polidispersidade. Este trabalho apresenta uma nova área de desenvolvimento de processos de produção de partículas poliméricas / Abstract: The study of polymeric nanoparticle production process, specifically chitosan (CHI), for gene vaccine/therapy application is a challenge. This work aims to the development of production process of chitosan (CHI) with the crosslinking agent pentasodium triphosphate (TPP), and it was divided into three steps. The first step was the production of these nanoparticles evaluating the influence of pH of chitosan solution (pH 4; 5; 5.5). For this purpose, the system used was a reactor with baffles, mechanical stirring with cowles impeller, easy to scale up. Physico-chemical characterization reveals the difference between the produced nanoparticle in the different pH¿s. One stability tests simulating the biological application environment was carried out to evaluate the nanoparticle produced in different pH¿s and it was possible to verify that the nanoparticles produced in lower pH¿s presented higher stability at the evaluated period (4 hours). The biological study of the prepared complexes (DNA-CHI/TPP), in terms of in vitro tranfection in in HeLa cells indicated no difference between between the nanoparticles produced in the different pHs. The second step of this work studied the influence of temperature the CHI/TPP nanoparticles production using the same system as previously reported. Three isothermal conditions and also temperature variation during the ionic gelation were tested. For this last condition, nanoparticles produced were significantly smaller in terms of PDI if compared to the isothermal process. 2 percentage of pDNA were incorporated (10 and 40% w/w) to the nanoparticles and the difference in terms of amount of pDNA showed different transfection efficiency in A293 cells over the time, suggesting sustained release capability. In terms of cytotoxicity, it was noticed that the cell viability decreased after 120 hours of incubation, and it is no dose-dependent. The third step was the exploratory investigation of microfluidic processes to obtain CHI/TPP nanoparticles. Two methods were studied: (i) temporary emulsion and (ii) hydrodynamic flow focusing. The temporary emulsion process was not reproducible since this step was not concluded due to the chitosan precipitation inside the microchannels. In hydrodynamic flow focusing, CHI/TPP nanoparticles presented high values of polydispersity index at the studied conditions. This work presents new area in the development of polymeric nanoparticles production processes. Keywords: chitosan nanoparticles, sodium triphsosphate, pH, temperature, plasmidial DNA, microfluidic, HeLa cells, A293 cells / Doutorado / Engenharia Química / Doutora em Engenharia Quimica

Orientadores: Ângela Maria Moraes, Mara Elga Medeiros Braga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T00:41:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bueno_CeciliaZorzi_D.pdf: 3611429 bytes, checksum: 9eeaf42b72e5b1a4778cab231780d7c6 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As lesões de pele representam um grande desafio para os profissionais da saúde, sendo que os curativos mais modernos disponíveis atualmente são, em sua maioria, importados e de alto custo. Existe, assim, a necessidade de criar recursos mais acessíveis à população, os quais utilizem matérias-primas renováveis e sejam produzidos por meio de tecnologias simples e de baixo custo. A quitosana e o alginato são biopolímeros biocompatíveis, apresentam propriedades cicatrizantes e são abundantes na natureza, características estas que os tornam atrativos para a confecção de curativos de lesões de pele. A inclusão de agentes antimicrobianos, como polihexametileno biguanida (PHMB), aos curativos produzidos a partir destes biopolímeros pode levar a um melhor desempenho dos mesmos. Neste trabalho de tese, membranas densas e porosas de quitosana-alginato foram obtidas na presença de diferentes quantidades do tensoativo Pluronic F68. Os resultados obtidos mostraram que a inclusão de até 10% (m/m) de tensoativo provoca o aumento da porosidade (de 0,46 para 0,84), da espessura (de 0,08 para 0,50 mm), da rugosidade (de 1,27 para 21,20 µm), da capacidade de absorção de fluidos (de 14,22 para 21,27 g/g para NaCl a 0,9%) e de vapor d¿água (de 15,5 para 36,5%) e a diminuição da resistência à tração (de 31,1 para 1,1 MPa) e do alongamento na ruptura (de 4,0 para 2,0%) das membranas. Os materiais obtidos não se mostraram citotóxicos a fibroblastos de camundongos. O agente antimicrobiano PHMB foi incorporado às membranas por três diferentes métodos: adição à mistura polimérica, adsorção a partir de solução aquosa e impregnação mediada por CO2 supercrítico. A incorporação de PHMB por adição à mistura polimérica foi considerada como a mais satisfatória, pois não provocou alterações no aspecto e morfologia das membranas e resultou em altas eficiências de incorporação, variando entre 72 e 86 %. Observou-se também adequado controle da cinética de liberação, sendo que grande parte do antimicrobiano incorporado não foi liberada em tampão fosfato-salino (PBS), indicando alta afinidade entre o PHMB e a matriz de quitosana-alginato. As membranas apresentaram atividade antimicrobiana adequada, o que sugere que possam ser empregadas como barreira contra microrganismos comumente presentes em lesões de pele, tais como Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa / Abstract: Skin lesions represent a great challenge for health professionals, since most of the existing modern wound dressings are imported and expensive. Therefore, there is a need to create more accessible products to the public, made from renewable raw materials and processed through simple and low cost technologies. Chitosan and alginate are biocompatible biopolymers that have healing properties and are abundant in nature, which are attractive characteristics to the production of wound dressings. The incorporation of antimicrobial agents, such as polyhexamethylene biguanide (PHMB), to these dressings can lead to a better performance. In this work, dense and porous chitosan-alginate membranes were obtained in the presence of different proportions of the surfactant Pluronic F68. It was noticed that inclusion of up to 10% (w/w) Pluronic F68 caused an increase in porosity (from 0.46 to 0.84), thickness (from 0.08 to 0.50 mm), roughness (from 1.27 to 21.20 µm), fluids absorption capacity (from 14.22 to 21.27 g/g for 0.9% NaCl) and water vapor absorption capacity (from 15.5 to 36.5%) and a decrease in tensile strength (from 31.1 to 1.1 MPa) and elongation at break (from 4.0 to 2.0%) of the membranes. The obtained materials were not toxic to mouse fibroblasts. The antimicrobial agent PHMB was incorporated to the membranes through three different methods: addition to the polymeric mixture, adsorption in aqueous solution and via supercritical fluid. The addition to the polymeric mixture was considered the most promising incorporation method, since it had high yields (between 72 and 86 %) and did not cause changes in the membranes aspect and morphology. Release kinetic studies in PBS showed that most of the PHMB loaded remained in the membranes, indicating high affinity between PHMB and the polymeric matrix. The obtained membranes showed adequate antimicrobial activity, having potential applicability as barriers against microorganims commonly found in skin wounds, such as Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa / Doutorado / Engenharia Química / Doutora em Engenharia Quimica

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ok_ana_carla_rocha_carvalho.pdf: 8857203 bytes, checksum: e5ab297a3ba616891f1eb9a5e3a35e23 (MD5) Previous issue date: 2017-02-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Chitin and chitosan are co-polymers with great biotechnological applications today (in the food industry, biotechnology, materials science, drugs and pharmaceuticals, agriculture and environmental protection among others) and, can be obtained from filamentous fungus from biomass. In this sense, the growth profile of the new strain of Mucor subtilissimus and chitosan production was investigated in divers culture media using alternative substrates (glucose and soya extract), in combination. The growth of M. subitilissimus was evaluated in four different culture media (Extract Malt, Extract Soy, Sabouraud Dextrose Agar and Synthetic Environment for Mucorales), as well as the Index Growth Rate Mycelial (MIGS), growth rate and generation time. The selected medium plus alternate substrates was used for the production of biomass and chitosan. The results showed a growth rate M. subtilissimus of μEsp.h-1 0.035831 and 0.033431, with generation time 19,34504h-1 and 20.73360 h-1, respectively, to medium Extract soybean and Medium Synthetic Mucorales for being selected the medium with soy extract to be more economical. The results were statistically validated and can be verified by the results of the ANOVA Table, Pareto Diagram and Surface Graph showing that the combination glucose soy extract increases the production of biomass and chitosan. The absorption spectrum of the infrared ray confirmed the polymer extracted chitosan with the degree of deacetylation of 78.3 % and 87.5 % respectively for the conditions of 2 trials is 4. The bioprocess performed showed high potential M. subtilissimus the biotransformation alternate substrates in effective production of chitosan with low cost and excellent degree of deacetylation as regards the microbiological chitosan. / Quitina e quitosana são co-polímeros com grande aplicação biotecnológica na atualidade (na área alimentícia, biotecnologia, ciência dos materiais, drogas e produtos farmacêuticos, agricultura e proteção ambiental dentre outras) e, podem ser obtidos de fungos filamentosos a partir de biomassa. Neste sentido, foi investigado o perfil de crescimento da nova linhagem de Mucor subtilissimus e produção de quitosana em diferentes meios de cultivo utilizando substratos alternativos (glicose e extrato de soja), em associação. O crescimento de M. subitilíssimus foi avaliado em quatro diferentes meios de cultura (Extrato de Malte, Extrato de Soja, Sabouraud Dextrose Ágar e Meio Sintético para Mucorales), como também o Índice da Velocidade de Crescimento Micelial (IVCM), velocidade de crescimento e tempo de geração. O meio selecionado acrescido de substratos alternativo foi utilizado para a produção de biomassa e quitosana. Os resultados demonstraram uma velocidade de crescimento de M. subtilissimus de μEsp.h-1 de 0,035831 e 0,033431, com tempo de geração de 19,34504h-1 e 20,73360 h-1, respectivamente, para os meios Extrato de soja e Meio Sintético para Mucorales, sendo selecionado o meio com extrato de soja por ser mais econômico. Os resultados foram validados estatisticamente, e podem ser verificado pelos resultados da Tabela de ANOVA, Diagrama de Pareto e Gráfico de Superfície, que demonstram que a associação do extrato de soja à glicose aumenta a produção de biomassa e de quitosana. O espectro de absorção ao raio infravermelho confirmou o polímero extraído quitosana, com o grau de desacetilação de 78,3% e 87,5%, respectivamente para as condições dos ensaios 2 e 4. O bioprocesso realizado demonstrou elevado potencial do M. subtilissimus na biotransformação de substratos alternativo na produção efetiva de quitosana, com baixo custo e excelente grau de desacetilação no que se refere à quitosana microbiológica.

Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2018-06-20T18:34:49Z No. of bitstreams: 2 carlos_fernando_britto_costa_filho.pdf: 853722 bytes, checksum: fc4d10c1d865cd481a03288ccb3d2a6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-20T18:34:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 carlos_fernando_britto_costa_filho.pdf: 853722 bytes, checksum: fc4d10c1d865cd481a03288ccb3d2a6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-04-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES# / #2075167498588264571# / #600 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq# / #-2555911436985713659# / #600 / A chitosan is a substance that has a great biotechnological potential. Extracted from chitin, it is found in greater quantity in the exoskeletons of crustaceans. It is considered a non-toxic, non-allergic, biodegradable, biocompatible, anti-cholesterolylemic polymer with analgesic and coagulant properties, in addition to its antimicrobial activity combating bacteria and fungi. In view of the above, this work had the objective of chitosan from the shrimp exoskeleton litopenaeus vannamei, perform a physical-chemical characterization and evaluate an antibacterial activity with the different sets of particles. As shrimp shells were sprayed onto 16, 32 and 60 layer particles of mesh particles. A yield of 54.9 g, 58.2 g, and 39.4 g, respectively, of initial weight for each 100 g piece size was extracted. With a chitin yield, an initial chitosan produced at 70%, 79.55% and 77.66%, respectively. In relation to the degree of deacetylation was observed with a layer of smaller size, that is, of 60 mesh obtained better 91.9% quality of deacetylation. It can be evidenced that the particle size also influenced the antibacterial activity of chitosan, obtaining a better result with 60 mesh particles considering 7 μg / ml for gram negative bacteria and 1,5 μg / ml for gram positive. In this way, it was concluded that there is a correlation between the size of the part and the degree of deacetylation and its antibacterial activity. / A quitosana é uma substância que possui um grande potencial biotecnológico. Extraída da quitina, encontra-se em maior quantidade nos exoesqueletos dos crustáceos. É considerado um polímero não tóxico, não alérgico, biodegradável, biocompatível, anti-colesterolilêmico, com propriedades analgésicas e coagulantes, além da sua atividade antimicrobiana combatendo bactérias e fungos. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo produzir quitosana a partir do exoesqueleto de camarão Litopenaeus vannamei, realizar a caracterização físico-química e avaliar a atividade antibacteriana com os diferentes tamanhos de partículas. As carapaças de camarão foram pulverizadas em partículas de 16, 32 e 60 tamanhos de partículas de malha. Delas foi extraída a quitina obtendo-se um rendimento de 54,9g, 58,2g e 39,4g respectivamente de peso inicial para cada tamanho de partícula de 100g. Com a obtenção da quitina, a quitosana inicial produzida foi de 70%, 79,55% e 77,66%, respectivamente. Em relação ao grau de desacetilação foi observado que a partícula com o menor tamanho, ou seja, a de 60 mesh obteve melhor qualidade 91,9% de desacetilação. Pode-se evidenciar que o tamanho de párticula também influenciou a atividade antibacteriana da quitosana, obtendo-se melhor resultado com as partículas de 60 mesh considerando-se 7 μg/mL para as bactérias Gram negativas e 1,5 μg/mL para Gram positivas. Desta forma, concluiu-se que existe uma correlação entre o tamanho da partícula e o grau de desacetilação e sua atividade antibacteriana.

Métodos de desinfecção da água destinam-se à inativação de patógenos a fim de minimizar o risco de doenças transmitidas pela água. Estes métodos incluem tratamento com luz ultravioleta e processos químicos, para o qual cloro, dióxido de cloro, hipoclorito e ozônio são comumente utilizados. No entanto, métodos analíticos modernos revelam que estes métodos padrão de desinfecção da água podem levar à formação de produtos tóxicos e potencialmente cancerígenos. Desse modo, desenvolver métodos mais adequados para a desinfecção de água é uma necessidade. Inativação Fotodinâmica é uma nova abordagem para a eliminação de microrganismos patogênicos. Basicamente, esse processo utiliza fotossensibilizadores e luz para promover uma resposta fototóxica, normalmente oxidativa, capaz de danificar biomoléculas e estruturas celulares, provocando a morte dos microrganismos. No entanto, o fotossensibilizador não pode permanecer livre como um contaminante neste tipo de aplicação. Assim, o objetivo desse estudo foi o desenvolvimento de membranas de quitosana com fotossensibilizadores incorporados visando à desinfecção microbiológica da água. As membranas foram preparadas incorporando-se o azul de metileno, a rosa de bengala, meso-tetrakis (4-N-metilpiridil)-porfirina ou a 5,10,15,20-tetrakis(p-aminofenil)-porfirina. A eficiência do processo de Inativação Fotodinâmica com os fotossensibilizadores incorporados as membrana foi investigada empregando-se a bactéria Escherichia coli como modelo, já que esta bactéria está comumente presente em águas de abastecimento. Os resultados mostraram que, dentre os quatro fotossensibilizadores incorporados em membranas de quitosana, o processo fotodinâmico empregando a TMPyP se mostrou mais efetivo: 5 log de redução após 120 minutos de irradiação com LED branco e 4 log de redução após 120 e 140 minutos de irradiação com LED azul e amarelo, respectivamente. Além disso, com o intuito de simular uma situação real de desinfecção, um sistema circulatório de água, contendo membranas de quitosana/TMPyP reforçadas com nylon, foi empregado. Os resultados mostraram que o processo de fotoinativação dinâmico foi efetivo, apresentando 3 log de redução em 80 minutos de irradiação com LED branco. Estes resultados sugerem que o processo é efetivo para inativar bactérias contaminantes na água, empregando-se fotossensibilizadores incorporados em quitosana como suporte polimérico. / Methods of water disinfection aim to inactivate pathogens in order to minimize the risk of waterborne diseases. These methods include treatment with ultraviolet light and chemical processes, for which chlorine, chlorine dioxide, hypochlorite and ozone are commonly used. However, modern analytical methods reveal that these standard methods of water disinfection may lead to the formation of toxic and potentially carcinogenic products. Thus, developing suitable methods for water disinfection is a necessity. Photodynamic inactivation is a new approach to eliminate pathogenic microorganisms. Basically, this process uses photosensitizers and light to promote a phototoxic response, normally oxidative, capable of damaging biomolecules and cellular structures, causing the death of microorganisms. However, the photosensitizer cannot remain free as a contaminant in this type of application. The objective of this study was to develop chitosan membranes with incorporated photosensitizers aiming the microbiological water disinfection. The membranes were prepared by incorporating methylene blue, rose bengal, meso-tetrakis (4-N-methylpyridyl)-porphine or the 5,10,15,20-tetrakis(p-aminophenyl)- porphyrin. The efficiency of the Photodynamic Inactivation with photosensitizers incorporated into the membrane was investigated using the bacteria Escherichia coli as a model, since this bacteria is commonly present in drinking water. The results showed that, among the four photosensitizers incorporated into chitosan membranes, the process employing the TMPyP was more effective: 5 log reduction after 120 minutes of irradiation with white LED and 4 log reduction after 120 and 140 minutes of irradiation with blue and yellow LED, respectively. Moreover, in order to simulate a real situation of disinfection, a water circulation system, containing TMPyP/chitosan membranes reinforced with nylon, was employed. The results showed that the process of photoinactivation using a dynamic system was effective, with about 3 log reduction in 80 minutes of irradiation with white LED. These results suggest that the process is effective to inactivate bacterial contaminants in water using photosensitizers incorporated into chitosan as a polymeric support.

As quitosanas são polissacarídeos usados em medicina, farmácia, odontologia e na inibição do crescimento de microrganismos, como agente bactericida. Nessas aplicações sua ação deve depender da interação com membranas celulares, o que é difícil de verificar uma vez que não se isola uma membrana facilmente. Uma alternativa é investigar a interação com modelos de membrana, como um filme de Langmuir de fosfolipídios, a partir do qual é possível obter informações no nível molecular. Nesta dissertação, é avaliada a influência do conteúdo médio de unidades N-acetilglucosamina (GlcNAc) de quitosanas e da massa molecular na interação com filmes de Langmuir do ácido fosfatídico de dipalmitoíla (DMPA). Quitosanas com diferentes graus médios de acetilação e de baixa massa molecular foram produzidas com auxílio de ultrassom de alta intensidade. As quitosanas afetam as isotermas de pressão e potencial de superfície em grandes áreas por molécula, em virtude de interações eletrostáticas e hidrofóbicas com o DMPA. Nos filmes condensados, localizam-se na subsuperfície, com pouco efeito nas isotermas. A quitosana com menos grupos GlcNAc induziu alterações maiores nas isotermas de pressão de superfície e na elasticidade dos filmes, provavelmente devido à maior interação eletrostática com um número maior de grupos amina na quitosana interagindo com as cabeças polares do DMPA. A quitosana com baixa massa molecular foi a mais eficaz para alterar as propriedades dos filmes de DMPA, o que pode ser atribuído à facilidade na adsorção. Um tamanho mínimo de cadeia parece ser essencial, entretanto, pois misturas das unidades repetitivas N-acetilglucosamina (GlcNAc) e glucosamina (GlcN) praticamente não alteraram as isotermas de pressão e a elasticidade dos filmes de DMPA, pela ausência de interações hidrofóbicas. Concluímos que quitosanas com grau de acetilação e massa molecular baixos têm efeitos maiores sobre um modelo de membrana e devem ser mais adequadas em aplicações biológicas que dependam dessa interação. / Chitosans are polysaccharides used in medicine, pharmacy, dentistry and in the inhibition of microorganisms growth (eg. as bactericidal agent). In these applications their action should depend on the interaction with cell membranes, which is difficult to verify because isolating a membrane is not easy. An alternative is to investigate the interaction with membrane models, such as a Langmuir film of phospholipids, from which information on the molecular level can be obtained. This dissertation evaluates the influence of the average content of N-acetylglucosamine units (GlcNAc) of chitosan and molecular interaction with Langmuir films of dipalmitoyl phosphatidic acid (DMPA). Chitosans with different average degrees of acetylation and low molecular weight were produced with the high-intensity ultrasound procedure. Chitosans affect the surface pressure and surface potential isotherms at large areas per molecule due to electrostatic and hydrophobic interactions with DMPA. In condensed films, they are located in the subsurface with little effect on the isotherms. The chitosan with fewer GLcNAc groups induced larger changes in the isotherms and in the film elasticity, probably due to stronger electrostatic interaction owing to a larger number of amine groups in chitosan interacting with the polar heads of DMPA. The most effective sample to induce changes in the DMPA monolayers was the low molecular weight chitosan, which can be attributed to the ease of adsorption. A minimum size chain seems essential, however, for mixtures of repeating units N-acetylglucosamine (GlcNAc) and glucosamine (GlcN) did not change the surface pressure isotherms and the elasticity of the DMPA films, owing to the absence of hydrophobic interactions. We conclude that the chitosan with better prospects for biological applications relying on the cell membrane interaction should have a low degree of acetylation and low molecular weight.

O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da quitosana nas concentrações de 2,5% e 5,0% na molhabilidade da dentina erodida. 104 espécimes de dentina bovina (7,0x7,0x2,5) foram planificados e polidos, e para o desafio erosivo os espécimes foram imersos em 20mL de ácido cítrico (pH=3.2) sob agitação durante 2h. Os espécimes foram divididos aleatoriamente de acordo com o substrato dentinário: hígido e erodido e subdivididos em 4 grupos (n=10): sem reumidificação (controle), ácido acético a 1%, quitosana a 2,5% e quitosana a 5,0%. Em seguida, uma gota do sistema adesivo Single Bond 2 (3M) foi depositada sobre a superfície de cada espécime. Os ângulos de contato entre a superfície de dentina e o adesivo foram mensurados por meio de um goniômetro. Os outros 24 espécimes foram submetidos à análise da superfície por meio MEV. Os testes estatísticos utilizados foram o teste de normalidade (Kolmogorov-Smirnov) e análise de variância (ANOVA) (p>0,05). Não foram encontradas diferenças entre os ângulos de contato produzidos na dentina erodida reumidificada com quitosana nas concentrações de 2,5% e 5,0%. A solução de quitosana, independente de sua concentração, não influenciou na molhabilidade da dentina erodida. Através de análise em MEV, verificou-se que houve deposição de partículas de quitosana sobre a superfície e no interior dos túbulos dentinários. / The aim of this study to assess the effect of chitosan, in concentrations of 2.5% and 5.0%, on the eroded dentin wettability, followed by analysis of surface morphology by SEM. 104 bovine dentin slabs were ground, polished and then immersed in 20mL of citric acid (pH = 3.2) under continuous stirring for 2h. Specimens were randomly divided according to the dentin substrate: sound and eroded, and then, subdivided into 4 groups (n=10): without rewetting (control), 1% acetic acid, 2.5% chitosan and 5.0% chitosan. Then, a drop of the adhesive system Single Bond 2 (3M) was deposited onto surface of each specimen. The contact angle between dentin surface and the adhesive system was measured by using a goniometer. The other 24 specimens were subjected to analysis under SEM. Statistical analysis was performed using the normality test (Kolmogorov-Smirnov) and Analysis of Variance (ANOVA) (p> 0.05). No differences were found between the angles produced on the eroded dentin re-rewetting with chitosan in the concentrations of 2.5% and 5%. The chitosan solution, regardless of the concentration used, did not influence of the eroded dentin wettability. Through SEM analysis, it was found particles of chitosan deposited on the surface and within the dentinal tubules.