O estudo do comportamento de materiais poliméricos em relação ao intemperismo (calor, luz UV, umidade, radiação de alta energia, ataque químico e poluentes) é de fundamental importância para se avaliar a estabilidade do material. Os termoplásticos avaliados foram os HMS-PPs sintetizados, a partir do iPP estabilizado e não estabilizado, por meio de irradiação gama (g) em atmosfera de acetileno. A caracterização das amostras degradadas foi estabelecida por ensaios mecânicos, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourrier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e reometria de placas paralelas. O HMSPP, obtido a partir de esferas, nas condições de envelhecimento natural e acelerado sob radiação UV, evidencia a formação de cristais defeituosos que se organizam em diferentes estruturas. Na condição de termooxidação em estufa, apesar da cisão de cadeias, a fase cristalina diminui. O HMSPP 20 kGy parece ser mais estável às reações de cisão de cadeia nos testes que envolvem a radiação UV. A reologia indica que as ramificações com acetileno são mais estáveis à radiação ultravioleta. No HMSPP, obtido a partir de grãos, devido à eficiência dos aditivos como capturadores de espécies oxidadas e supressores de peróxido radicais, foram propiciadas mais as reações de cisão que a formação de cristais irregulares e isso conduziu ao aumento da cristalinidade tanto sob envelhecimento natural quanto térmico ou sob radiação ultravioleta (UV). As propriedades físicas sob tração mostraram que a diferença superior da tensão de ruptura inicial do HMS 20 kGy é perdida durante exposição a diversos envelhecimentos. / The behaviour study of polymeric materials concerning the weathering (heat, uv light, moisture, high-energy radiation, chemical attack and pollutants) is of fundamental importance to assess the stability of the material. The thermoplastics evaluated were the stabilized and not stabilized HMS-PP synthetized by gamma (g) irradiation under acetylene atmosphere. The study of the effects of exposure of the HMS-PP to environmental and accelerated weathering conditions was conducted in several periods of aging. The characterization of degraded samples was established by mechanical testing , infrared spectroscopy FTIR, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and parallel plate rheometry. The HMSPP, obtained from spheres with natural and accelerated under UV aging conditions denotes the defective crystallization in different structures. Under the stove thermooxidative condition instead of chain scission the crystalline phase decreased. The HMS-PP 20 kGy seems to be more stable to the chain reactions in the UV tests. The rheologia indicate that the branching with acetylene are more stable to the UV radiation. In the HMSPP, obtained from pellets, due the efficiency of the additives as oxidized species trap and peroxide radical scavanger, were more promoted the reactions of scissions than of than irregular crystals arrangement and that which lead to an increased of crystallinity either under natural aging as much as thermal or under ultraviolet radiation (UV). The mechanical properties under tensile tests showed that the higher initial rupture stress of the HMS 20 kGy is lost during exposition to different aging processes.

O estudo do comportamento de materiais poliméricos em relação ao intemperismo (calor, luz UV, umidade, radiação de alta energia, ataque químico e poluentes) é de fundamental importância para se avaliar a estabilidade do material. Os termoplásticos avaliados foram os HMS-PPs sintetizados, a partir do iPP estabilizado e não estabilizado, por meio de irradiação gama (g) em atmosfera de acetileno. A caracterização das amostras degradadas foi estabelecida por ensaios mecânicos, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourrier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e reometria de placas paralelas. O HMSPP, obtido a partir de esferas, nas condições de envelhecimento natural e acelerado sob radiação UV, evidencia a formação de cristais defeituosos que se organizam em diferentes estruturas. Na condição de termooxidação em estufa, apesar da cisão de cadeias, a fase cristalina diminui. O HMSPP 20 kGy parece ser mais estável às reações de cisão de cadeia nos testes que envolvem a radiação UV. A reologia indica que as ramificações com acetileno são mais estáveis à radiação ultravioleta. No HMSPP, obtido a partir de grãos, devido à eficiência dos aditivos como capturadores de espécies oxidadas e supressores de peróxido radicais, foram propiciadas mais as reações de cisão que a formação de cristais irregulares e isso conduziu ao aumento da cristalinidade tanto sob envelhecimento natural quanto térmico ou sob radiação ultravioleta (UV). As propriedades físicas sob tração mostraram que a diferença superior da tensão de ruptura inicial do HMS 20 kGy é perdida durante exposição a diversos envelhecimentos. / The behaviour study of polymeric materials concerning the weathering (heat, uv light, moisture, high-energy radiation, chemical attack and pollutants) is of fundamental importance to assess the stability of the material. The thermoplastics evaluated were the stabilized and not stabilized HMS-PP synthetized by gamma (g) irradiation under acetylene atmosphere. The study of the effects of exposure of the HMS-PP to environmental and accelerated weathering conditions was conducted in several periods of aging. The characterization of degraded samples was established by mechanical testing , infrared spectroscopy FTIR, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and parallel plate rheometry. The HMSPP, obtained from spheres with natural and accelerated under UV aging conditions denotes the defective crystallization in different structures. Under the stove thermooxidative condition instead of chain scission the crystalline phase decreased. The HMS-PP 20 kGy seems to be more stable to the chain reactions in the UV tests. The rheologia indicate that the branching with acetylene are more stable to the UV radiation. In the HMSPP, obtained from pellets, due the efficiency of the additives as oxidized species trap and peroxide radical scavanger, were more promoted the reactions of scissions than of than irregular crystals arrangement and that which lead to an increased of crystallinity either under natural aging as much as thermal or under ultraviolet radiation (UV). The mechanical properties under tensile tests showed that the higher initial rupture stress of the HMS 20 kGy is lost during exposition to different aging processes.

As lesões cutâneas e queimaduras são considerados os principais causadores de danos e perdas dos tecidos moles. Em casos severos de trauma, os processos naturais de regeneração são insuficientes no reparo dos danos, resultando em lesões cutâneas crônicas. A desvitalização de matrizes homólogas ou heterólogas é uma alternativa para a produção de matrizes dérmicas. A pele porcina é bastante similar à pele humana, podendo ser utilizada como matriz de colágeno na regeneração de tecido mole. Além disso, ela tem como constituinte principal o colágeno tipo I, e, assim, pode ser utilizada em queimaduras de segundo grau. Este trabalho teve como objetivo a preparação e caracterização de matrizes extracelulares de colágeno tipo I por meio de hidrólise alcalina e reticulação com glutaraldeído (GA). As matrizes de colágeno foram obtidas a partir da hidrólise alcalina de pele porcina, com posterior reticulação com GA, em diferentes concentrações (0-0,1%) e tempos de reação (15 e 45 min). As matrizes foram caracterizadas através de determinação do conteúdo de elastina, estabilidade biológica (tripsina), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), termogravimetria (TG/DTG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e citotoxicidade in vitro. Através da determinação do conteúdo de elastina, foi possível determinar a massa média de colágeno presente nas matrizes, a qual foi de 95,2?0,2% (m/m), e a massa média de elastina, que foi de 4,8?0,2% (m/m), e também verificar que independente do tratamento, a elastina estava presente nas matrizes. O ensaio de estabilidade biológica mostrou que o tratamento com GA diminui a biodegradação do material; sendo obtidos porcentagens de degradação que variaram de 83,6%?1,1 (0% GA) a 46,1%?0,7 (0,085%-45min), indicando, assim, que com o aumento da concentração de GA e do tempo de reação, há uma diminuição da porcentagem de degradação. Pela análise termogravimétrica, foi observado que o colágeno presente nas matrizes tornou-se mais estável termicamente em conseqüência do aumento do grau de reticulação e, portanto, mais resistentes à degradação térmica. Os resultados de DSC confirmam os de termogravimetria devido ao aumento nos valores das temperaturas de desnaturação das matrizes em função do aumento do tempo de reação e da concentração de GA. Pela análise das fotomicrografias, pôde ser observado que após a reticulação com GA, as fibras de colágeno tornam-se mais organizadas e definidas; e essa definição torna-se maior com o aumento da concentração de GA. Os resultados de citotoxicidade in vitro mostraram que as matrizes analisadas são citotóxicas possivelmente devido a gordura remanescente, sendo necessário a realização de um pré-tratamento. Assim, a preparação de matrizes derivadas de pele porcina com diferentes tempos de degradação, as quais podem ser utilizadas na reconstrução de tecidos moles, é viável. / Cutaneous lesions and burns are considered the main causes of damage of soft tissues. In severe cases of trauma, the natural processes of regeneration are insufficient in the repair of the damage, resulting in chronic cutaneous lesions. Desvitalization of homologous or heterologous matrices is an alternative for the production of dermal matrices. The porcine skin is quite similar to the human skin and can be used as collagen matrix in soft tissue regeneration. Besides, it contains type I collagen as the main constituent and thus, it can be used in second degree burns. The objective of this work was the preparation and characterization of type I collagen extracellular matrices with alkaline hydrolysis and glutaraldehyde (GA) crosslinking. The collagen matrices were obtained from the alkaline hydrolysis of porcine skin, with subsequent GA crosslinking, in different concentrations (0 - 0,1%) and reaction time (15 and 45 min). Matrices were characterized by determination of the elastin content, biological stability (trypsin), differential scanning calorimetry (DSC), termogravimetry (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM) and a preliminar assay of in vitro cytotoxicity. Elastin and collagen content were 4,8±0,2% (m/m) and 95,2±0,2% (m/m), respectively. Biological stability results showed that GA crosslinking reduces matrix biodegradation; as degradation varied from 83,6%±1,1 (0% GA) to 46,1%±0,7 (0,085% - 45min), demonstrating, thus, that with the increase of GA concentration and reaction time, there was a decrease of degradation. For termogravimetric analysis it was observed that the collagen present in the matrices become termically more resistant as a consequence of the increasing crosslink degree and, therefore, more resistant to thermal degradation. DSC results, similar to termogravimetric ones, showed an increase in denaturation temperatures as a function of increasing reaction time and GA concentration. SEM analysis showed that after the GA crosslinking, collagen fibers become more organized and defined; and that definition improved with increasing GA concentration. Preliminar assay of in vitro cytotoxicity showed that treated matrices are cytotoxic possibly due to remaining fat, being necessary the accomplishment of a pre-treatment. Therefore, porcine skin matrices preparation with different degradation times, which can be used in the soft tissue reconstruction, are viable.

As lesões cutâneas e queimaduras são considerados os principais causadores de danos e perdas dos tecidos moles. Em casos severos de trauma, os processos naturais de regeneração são insuficientes no reparo dos danos, resultando em lesões cutâneas crônicas. A desvitalização de matrizes homólogas ou heterólogas é uma alternativa para a produção de matrizes dérmicas. A pele porcina é bastante similar à pele humana, podendo ser utilizada como matriz de colágeno na regeneração de tecido mole. Além disso, ela tem como constituinte principal o colágeno tipo I, e, assim, pode ser utilizada em queimaduras de segundo grau. Este trabalho teve como objetivo a preparação e caracterização de matrizes extracelulares de colágeno tipo I por meio de hidrólise alcalina e reticulação com glutaraldeído (GA). As matrizes de colágeno foram obtidas a partir da hidrólise alcalina de pele porcina, com posterior reticulação com GA, em diferentes concentrações (0-0,1%) e tempos de reação (15 e 45 min). As matrizes foram caracterizadas através de determinação do conteúdo de elastina, estabilidade biológica (tripsina), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), termogravimetria (TG/DTG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e citotoxicidade in vitro. Através da determinação do conteúdo de elastina, foi possível determinar a massa média de colágeno presente nas matrizes, a qual foi de 95,2?0,2% (m/m), e a massa média de elastina, que foi de 4,8?0,2% (m/m), e também verificar que independente do tratamento, a elastina estava presente nas matrizes. O ensaio de estabilidade biológica mostrou que o tratamento com GA diminui a biodegradação do material; sendo obtidos porcentagens de degradação que variaram de 83,6%?1,1 (0% GA) a 46,1%?0,7 (0,085%-45min), indicando, assim, que com o aumento da concentração de GA e do tempo de reação, há uma diminuição da porcentagem de degradação. Pela análise termogravimétrica, foi observado que o colágeno presente nas matrizes tornou-se mais estável termicamente em conseqüência do aumento do grau de reticulação e, portanto, mais resistentes à degradação térmica. Os resultados de DSC confirmam os de termogravimetria devido ao aumento nos valores das temperaturas de desnaturação das matrizes em função do aumento do tempo de reação e da concentração de GA. Pela análise das fotomicrografias, pôde ser observado que após a reticulação com GA, as fibras de colágeno tornam-se mais organizadas e definidas; e essa definição torna-se maior com o aumento da concentração de GA. Os resultados de citotoxicidade in vitro mostraram que as matrizes analisadas são citotóxicas possivelmente devido a gordura remanescente, sendo necessário a realização de um pré-tratamento. Assim, a preparação de matrizes derivadas de pele porcina com diferentes tempos de degradação, as quais podem ser utilizadas na reconstrução de tecidos moles, é viável. / Cutaneous lesions and burns are considered the main causes of damage of soft tissues. In severe cases of trauma, the natural processes of regeneration are insufficient in the repair of the damage, resulting in chronic cutaneous lesions. Desvitalization of homologous or heterologous matrices is an alternative for the production of dermal matrices. The porcine skin is quite similar to the human skin and can be used as collagen matrix in soft tissue regeneration. Besides, it contains type I collagen as the main constituent and thus, it can be used in second degree burns. The objective of this work was the preparation and characterization of type I collagen extracellular matrices with alkaline hydrolysis and glutaraldehyde (GA) crosslinking. The collagen matrices were obtained from the alkaline hydrolysis of porcine skin, with subsequent GA crosslinking, in different concentrations (0 - 0,1%) and reaction time (15 and 45 min). Matrices were characterized by determination of the elastin content, biological stability (trypsin), differential scanning calorimetry (DSC), termogravimetry (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM) and a preliminar assay of in vitro cytotoxicity. Elastin and collagen content were 4,8±0,2% (m/m) and 95,2±0,2% (m/m), respectively. Biological stability results showed that GA crosslinking reduces matrix biodegradation; as degradation varied from 83,6%±1,1 (0% GA) to 46,1%±0,7 (0,085% - 45min), demonstrating, thus, that with the increase of GA concentration and reaction time, there was a decrease of degradation. For termogravimetric analysis it was observed that the collagen present in the matrices become termically more resistant as a consequence of the increasing crosslink degree and, therefore, more resistant to thermal degradation. DSC results, similar to termogravimetric ones, showed an increase in denaturation temperatures as a function of increasing reaction time and GA concentration. SEM analysis showed that after the GA crosslinking, collagen fibers become more organized and defined; and that definition improved with increasing GA concentration. Preliminar assay of in vitro cytotoxicity showed that treated matrices are cytotoxic possibly due to remaining fat, being necessary the accomplishment of a pre-treatment. Therefore, porcine skin matrices preparation with different degradation times, which can be used in the soft tissue reconstruction, are viable.

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:43:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martinez_RenataMiliani_M.pdf: 2560469 bytes, checksum: b2891306de29653ef82ffcbbab2a7cb3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O uso de matérias-primas sustentáveis, biodegradáveis e biocompatíveis é de grande interesse em aplicações farmacêuticas e cosméticas. O mercado cosmético situa-se em pleno processo de desenvolvimento, principalmente na área de produtos capilares, apresentando vendas expressivas no Brasil. Esse crescimento acarreta na necessidade de produtos inovadores, polivalentes e seguros para oferecimento aos consumidores. Neste âmbito, as partículas poliméricas coloidais têm ocupado posição de destaque no cenário mundial, marcando a presença da nanotecnologia em produtos cosméticos. Uma grande variedade de matérias-primas naturais ou sintéticas são polieletrólitos, cuja reticulação eletrostática em condições controladas produz partículas coloidais. A pectina cítrica e as peptonas vegetais fazem parte dos polieletrólitos, cuja origem vegetal tem sido preferida para as aplicações em cosméticos, em substituição a produtos de origem animal ou inorgânica. Neste trabalho, foi estudada a produção de partículas coloidais de pectina cítrica e das peptonas de soja e trigo, reticuladas com cloreto de cálcio e goma guar quaternizada. Em todos os casos, a produção das partículas foi realizada em processo descontínuo, simples, escalonável e na ausência de solventes orgânicos, envolvendo o gotejamento de solução do agente reticulante sobre a solução do polieletrólito sob agitação mecânica. Os resultados mostraram que para a pectina cítrica, o tamanho e a polidispersidade das partículas foram controlados pelo grau de esterificação, agente reticulante e concentração inicial de eletrólito em solução. Para obtenção de partículas em escala nanométrica, a concentração da pectina foi de 10,0 g/l e a concentração do agente reticulante foi 1,0% (m/v). As partículas obtidas conferiram viscoelasticidade à mistura de solução de pectina e copolímero catiônico (poliquaternium-7). A viscoelasticidade foi dependente da proporção e do diâmetro das partículas de pectina, com contribuição semelhante das partículas micro e nanométricas para formações viscoelásticas. No caso das peptonas vegetais, as de trigo tiveram o seu melhor desempenho na formação de nanopartículas com menor polidispersidade. As partículas obtidas atenderam às características físico-químicas de composição, tamanho e polidispersidade requeridas para aplicações em cosméticos. As partículas de pectina, em particular, apresentaram-se promissoras para aplicações em produtos cosméticos capilares devido tamanho reduzido e potencial viscoelástico. Os fios de cabelo submetidos aos processos de transformação capilar foram o foco para a aplicação dessas partículas na tentativa de minimizar os danos pré-existentes / Abstract: The use of sustainable, biodegradable and biocompatible raw materials show great interest for pharmaceutical and cosmetic applications. The cosmetic market is situated in development process, particularly in the area of hair products, with significant sales in Brazil. This growth brings the need for innovative, versatile and safe products to consumers. In this context, polymeric colloidal particles have occupied a prominent position on the world stage, marking the presence of nanotechnology in cosmetics. A variety of materials are natural or synthetic polyelectrolytes, whose electrostatic crosslinking in controlled conditions produces colloidal particles. The citrus pectin and vegetables peptones are part of polyelectrolytes, whose vegetable source has been preferred for applications in cosmetics, replacing animal products or inorganic materials. In this work, we studied the production of colloidal particles of citrus pectin and soybean and wheat peptones, all crosslinked with calcium chloride and quaternized guar gum. In all cases, production of particles was performed in a batch process, simple, scalable and in the absence of organic solvents, involving the drip of crosslinking agent on the polyelectrolyte solution under mechanical stirring. The results showed that for citrus pectin, size and polydispersity of the particles was controlled by the degree of esterification, crosslinking agent and initial concentration of electrolyte in solution. To obtain nanometer scale particles the concentration of the pectin was 10.0 g/l and the concentration of crosslinking agent was 1.0% (m / v). The particles obtained impart viscoelasticity to the mixture of pectin and cationic copolymer (polyquaternium-7). The viscoelasticity depended on the proportion and the particle diameter of pectin, as the micro and nanometric particles were similar to viscoelastic formations. In the case of peptones, wheat had the better performance in the formation of nanoparticles with low polydispersity. The obtained particles met the physico-chemical composition, size and polydispersity required for applications in cosmetics. The pectin particles, in particular, were very promising for applications in cosmetic hair due small size and potential viscoelastic. Capillary transformation processes were the focus for the application of these particles in an attempt to minimize the pre-existing damaged hair / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Lucia Helena Innocentinni Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_IviMartinsde_M.pdf: 1540327 bytes, checksum: 645ccaa60b4cb1206d1e1a77feb19416 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Plastissois de PVC reticulados na presença de resina epóxi polifuncional foram obtidos através de espalmagem. Foi possível inferir que a presença de um acelerador tipo amina, ao menos nas condições de processamento utilizadas neste estudo, mostrou-se imprescindível para a ocorrência do processo de reticulação. Resultados de grau de reticulação mostraram que só houve formação de gel nas amostras onde o acelerador foi utilizado concomitantemente com a resina epóxi. Apesar da comprovação da reação química ser dificultada pelo grande número de diferentes sinais de FTIR presentes na formulação, resultados de teor de gel e módulo de Young parecem confirmar a hipótese de formação de uma rede tridimensional entre as moléculas do PVC e a resina epóxi, porém serão necessários estudos mais aprofundados no futuro para identificação do polímero hiper-ramificado formado / Abstract: Crosslinked PVC plastisols in the presence of polyfunctional epoxy resin were obtained from spreadcoating. It was possible to infer that the presence of an amine type accelerator, at least in the conditions used in this study proved to be essential for the occurrence of the crosslinking process. The results of reticulation degree showed that gel formation only happened in samples where the amine has been used concomitantly with the epoxy resin. Despite the evidence of chemical reaction is complicated by the large number of molecules present in the formulation, Young's modulus results seem to confirm the hypothesis of the formation of a three-dimensional network between the molecules of PVC and epoxy resin, but further studies are needed in the future to identify the hyperbranched polymer formed / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

A torta de mamona é um resíduo gerado da extração de óleo da mamona, que tem potencial para matéria prima para a produção de filmes biodegradáveis. Filmes a base de proteínas têm limitações mecânica. Assim, as propriedades físicas destes materiais biodegradáveis podem ser melhoradas com o uso de agentes químicos, como reticulantes, e de fibras vegetais, como material de reforço. Neste sentido, o objetivo geral desta dissertação foi o desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de proteína extraída da torta da mamona, modificada com glioxal, e reforçados com fibras da polpa de celulose, para emprego na agricultura. Os objetivos específicos foram a avaliação das fibras de celulose em relação ao ganho de umidade, microscopia e estrutura química, e a avaliação do efeito da concentração de fibras sobre as propriedades mecânicas (tração e perfuração), cor, opacidade, brilho, umidade, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água, microestrutura, propriedades térmicas, e estrutura química através de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. As proteínas foram extraídas da torta de mamona em um reator com controle digital de temperatura (50 ºC), de pH (12, com NaOH) e de agitação (400 rpm), com capacidade para 5 Litros. As fibras de celulose foram dispersas em água com agitador de alta rotação. Os filmes foram preparados por desidratação de soluções formadoras de filmes (SFF) com 6g de proteína/100 g de SFF, 5g glioxal/100g de proteína, 30 g de glicerol/100 g de proteína e 0; 2,5; 5; 7,5; 10 e 12,5g de fibras/100 g de proteína. A adição de fibras não mostrou efeito sobre a espessura, umidade, solubilidade em água e permeabilidade ao vapor de água dos filmes. Entretanto, as propriedades mecânicas do material melhoraram em função da concentração de fibras. O acréscimo de fibra provocou aumento na força de perfuração, tensão na ruptura e módulo de elasticidade e diminuição na deformação dos filmes. A adição de fibras também exerceu efeito sobre a cor, opacidade e brilho dos compósitos. Os resultados das análises por microscopia eletrônica de varredura permitiu verificar que as fibras de celulose estavam bem dispersas na matriz do filme, explicando seu efeito sobre as propriedades mecânicas dos filmes. E, as análises por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier corroboraram com esses resultados. O reforço com fibras mostrou-se eficiente e uma excelente alternativa para a produção de filmes a base de biopolímeros. / Castor bean (Ricinus communis L.) cake is a by product of the extraction process of castor oil, which has potential for biodegradable films production. Proteins-based films have mechanical limitations; however it physical properties can be improved with the use of chemical agents, as cross linker, and of vegetal fibers, as reinforcement load. Therefore, the aim of this work was the development of films based on proteins extracted from castor bean (Ricinus communis L.) cake crosslinked with glyoxal and reinforced with cellulose pulp fibers, to be used in agriculture. More specifically, the objectives of this work were the evaluation of cellulose fibers, moisture gain, microstructure and chemical structure, and the evaluation of the effect of fiber content on thickness, moisture content, mechanical properties (by tensile and puncture tests), color, opacity, gloss, solubility in water, water vapor permeability, color, opacity, gloss, microstructure by scanning electron microscopy, and chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy. Proteins were extracted from castor beans cake in a reactor with digital temperature control (50ºC), pH (12, with NaOH) and agitation (400 rpm) with 5L capacity. Cellulose fibers were dispersed in water using a high shear stirrer. Films were prepared by dehydration of film-forming solutions (FFS) with 6g protein/100g FFS, 5g glyoxal/100g protein, 30g glycerol/100g protein and 0; 2.5; 5; 7.5; 10 and 12.5g cellulose fibers/100g protein. Fibers content had no effect on thickness, moisture content, solubility in water and water vapor permeability of films. Nevertheless, the mechanical properties of films were improved as a function of fiber concentration. The increasing in fibers concentration increased puncture force, tensile strength and elastic modulus and decreased films deformation. The addition of fibers also had an effect on color, opacity and gloss of composites. The results of scanning electron microscopy showed that cellulose fibers were well dispersed in the film matrix, explaining their effect on mechanical properties of films. Additionally, analysis by Fourier transform infrared spectroscopy corroborated with these results. Fiber reinforcement was effective and seems to be a great alternative for the production of films based on biopolymers.

A torta de mamona é um resíduo gerado da extração de óleo da mamona, que tem potencial para matéria prima para a produção de filmes biodegradáveis. Filmes a base de proteínas têm limitações mecânica. Assim, as propriedades físicas destes materiais biodegradáveis podem ser melhoradas com o uso de agentes químicos, como reticulantes, e de fibras vegetais, como material de reforço. Neste sentido, o objetivo geral desta dissertação foi o desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de proteína extraída da torta da mamona, modificada com glioxal, e reforçados com fibras da polpa de celulose, para emprego na agricultura. Os objetivos específicos foram a avaliação das fibras de celulose em relação ao ganho de umidade, microscopia e estrutura química, e a avaliação do efeito da concentração de fibras sobre as propriedades mecânicas (tração e perfuração), cor, opacidade, brilho, umidade, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água, microestrutura, propriedades térmicas, e estrutura química através de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. As proteínas foram extraídas da torta de mamona em um reator com controle digital de temperatura (50 ºC), de pH (12, com NaOH) e de agitação (400 rpm), com capacidade para 5 Litros. As fibras de celulose foram dispersas em água com agitador de alta rotação. Os filmes foram preparados por desidratação de soluções formadoras de filmes (SFF) com 6g de proteína/100 g de SFF, 5g glioxal/100g de proteína, 30 g de glicerol/100 g de proteína e 0; 2,5; 5; 7,5; 10 e 12,5g de fibras/100 g de proteína. A adição de fibras não mostrou efeito sobre a espessura, umidade, solubilidade em água e permeabilidade ao vapor de água dos filmes. Entretanto, as propriedades mecânicas do material melhoraram em função da concentração de fibras. O acréscimo de fibra provocou aumento na força de perfuração, tensão na ruptura e módulo de elasticidade e diminuição na deformação dos filmes. A adição de fibras também exerceu efeito sobre a cor, opacidade e brilho dos compósitos. Os resultados das análises por microscopia eletrônica de varredura permitiu verificar que as fibras de celulose estavam bem dispersas na matriz do filme, explicando seu efeito sobre as propriedades mecânicas dos filmes. E, as análises por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier corroboraram com esses resultados. O reforço com fibras mostrou-se eficiente e uma excelente alternativa para a produção de filmes a base de biopolímeros. / Castor bean (Ricinus communis L.) cake is a by product of the extraction process of castor oil, which has potential for biodegradable films production. Proteins-based films have mechanical limitations; however it physical properties can be improved with the use of chemical agents, as cross linker, and of vegetal fibers, as reinforcement load. Therefore, the aim of this work was the development of films based on proteins extracted from castor bean (Ricinus communis L.) cake crosslinked with glyoxal and reinforced with cellulose pulp fibers, to be used in agriculture. More specifically, the objectives of this work were the evaluation of cellulose fibers, moisture gain, microstructure and chemical structure, and the evaluation of the effect of fiber content on thickness, moisture content, mechanical properties (by tensile and puncture tests), color, opacity, gloss, solubility in water, water vapor permeability, color, opacity, gloss, microstructure by scanning electron microscopy, and chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy. Proteins were extracted from castor beans cake in a reactor with digital temperature control (50ºC), pH (12, with NaOH) and agitation (400 rpm) with 5L capacity. Cellulose fibers were dispersed in water using a high shear stirrer. Films were prepared by dehydration of film-forming solutions (FFS) with 6g protein/100g FFS, 5g glyoxal/100g protein, 30g glycerol/100g protein and 0; 2.5; 5; 7.5; 10 and 12.5g cellulose fibers/100g protein. Fibers content had no effect on thickness, moisture content, solubility in water and water vapor permeability of films. Nevertheless, the mechanical properties of films were improved as a function of fiber concentration. The increasing in fibers concentration increased puncture force, tensile strength and elastic modulus and decreased films deformation. The addition of fibers also had an effect on color, opacity and gloss of composites. The results of scanning electron microscopy showed that cellulose fibers were well dispersed in the film matrix, explaining their effect on mechanical properties of films. Additionally, analysis by Fourier transform infrared spectroscopy corroborated with these results. Fiber reinforcement was effective and seems to be a great alternative for the production of films based on biopolymers.

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Theo Guenter Kieckbusch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:07:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SalasValero_LadyMaria_M.pdf: 3009837 bytes, checksum: 312afc75f23ce98ef04627f10c940f8a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Alginatos são polissacarídeos extraídos de algas pardas que apresentam uma grande gama de aplicações tecnológicas devido a sua conhecida habilidade em formar géis fortes, biodegradáveis e insolúveis em água ao ser reticulado com Ca2+. Biofilmes baseados nesse mecanismo podem ser confeccionados, formando estruturas transparentes e de alta resistência mecânica, mas que exigem considerável quantidade de plastificante para adequar sua flexibilidade. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes de alginato reticulados com cátions Ba2+, Sr2+ ou Al3+ e seus atributos funcionais foram comparados aos de filmes de alginato de cálcio. Filmes de diferentes espessuras foram elaborados por casting em processo em duas etapas: um protótipo de filme foi inicialmente formado, vertendo alíquotas de uma solução aquosa contendo alginato de sódio, glicerol como agente plastificante e uma pequena quantidade de íons cálcio para promover uma pré-reticulação, em placas quadradas de acrílico e submetidas a secagem a 40°C. A reticulação destes pré-filmes foi complementada por imersão em soluções de cloreto de bário, de estrôncio ou de alumínio. Filmes com diferentes graus de reticulação, e diferentes concentrações de glicerol foram caracterizados em relação a suas propriedades, tais como: aspecto visual, conteúdo de umidade, massa solubilizada, permeabilidade ao vapor de água, intumescimento em água, resistência mecânica à tração, alongamento, observações por microscopia eletrônica de varredura, opacidade e cor. O estudo indica que o cloreto de bário é uma alternativa eficiente como agente reticulante por apresentar rápida e intensa reticulação da camada superficial dos filmes de alginato formando filmes com boas propriedades funcionais, excelente manuseabilidade, e altos valores de alongamento, porém menos transparentes. Filmes reticulados com Sr2+ apresentaram características funcionais superiores aos filmes reticulados com Ca2+ de mesma espessura, exceto quanto à permeabilidade ao vapor d¿água, que foi ligeiramente mais alta. O uso do íon trivalente Al3+, que é pequeno e lábil, como agente reticulante formou filmes densos devido à reticulação em todo o seu volume, exibindo limitados atributos funcionais, sobretudo em relação a flexibilidade, pois sua compacta estrutura tridimensional impedia a incorporação de glicerol / Abstract: Alginates are polysaccharides extracted from brown seaweeds with a large range of technological applications due to their well known ability to form strong gels that are biodegradable and insoluble in water when crosslinked with calcium ions. Films based on this mechanism can be confectioned, forming transparent structures with high mechanical resistance, but require considerable amount of plasticizers in order to become flexible. This work evaluated the development and characterization of alginate films reticulated with Ba2+, Sr2+ or Al3+ and their functional attributes were compared to films of calcium alginate. Prototypes of films with distinct thicknesses were confectioned by casting in a two-step procedure: different aliquots of an aqueous solution containing sodium alginate, glycerol as plasticizer and a small amount of calcium chloride in order to promote a weak crosslinking were poured in Plexiglas square dishes and dried at 40ºC. The crosslinking of these pre-films were further complemented by immersion in solutions containing barium, strontium or aluminum chloride. Films of different degrees of reticulation and different concentration of glycerol were characterized as to visual appearance, water content, swelling degree, soluble mass, water vapor permeability, mechanical resistance to tension and elongation, opacity, color and were also submitted to SEM observation. This investigation selects barium as an excellent alternative crosslinking agent, since it promotes a fast and intense surface reticulation producing films with good physical attributes and handling, due to their high values of elongation. Films reticulated with Sr2+ show slightly better functional properties compared to calcium alginate films of the same thickness. The use of the small and labile trivalent Al3+ ion as reticulant led to very dense structures due to its ability to crosslink the film core. The films formed, however, were brittle due to lack of flexibility, since the tight tridimensional structure hindered the incorporation of glycerol / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Marcelo Ganzarolli de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:07:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcilli_RaphaelHenriqueMarques_M.pdf: 7897278 bytes, checksum: 7868f663066dcea221688ac8dc901af2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Condições fisiológicas associadas à diminuição do nível de óxido nítrico (NO) na vasculatura, como na síndrome de Raynaud e na angiopatia diabética, têm estimulado o desenvolvimento de novos biomateriais capazes de liberar NO topicamente. Neste trabalho efetuamos a modificação do poli(álcool vinílico), PVA, pela sua reticulação química através da esterificação com o ácido mercaptosuccínico. Esta reação permitiu a moldagem de filmes de PVA sulfidrilados (PVA-SH). A calorimetria diferencial de varredura e a difratometria de raios X mostraram que a reação de reticulação suprimiu a cristalização do PVA, levando a um material sem poros, com uma distribuição homogênea de grupos sulfidrila(-SH). Os grupos hidroxila remanescentes na rede de PVA-SH conferiram hidrofilicidade parcial ao material, associada a um grau de intumescimento de 80 a 120 % em meio aquoso. Os filmes de PVA-SH, foram submetidos a uma reação de S-nitrosação dos grupos ¿SH produzindo um PVA contendo grupos S-nitrosotióis (PVA-SNO). Medidas amperométricas e por quimiluminescência mostraram que os filmes de PVA-SNO contém ca. 6 nmols de NO/mg de filme e são capazes de liberar NO espontaneamente após imersão em meio fisiológico. A fluxometria por laser Doppler, usada para medir o fluxo sanguíneo na microcirculação dérmica, permite verificar que a aplicação tópica dos filmes de PVA-SNO hidratados sobre a pele saudável leva a um aumento dependente da dose e do tempo de mais de 5 vezes no fluxo sanguíneo basal em menos de 10 min de aplicação com uma ação prolongada de mais de 4 h durante a aplicação contínua. Estes resultados mostram que os filmes de PVA-SNO podem representar um novo material com potencial para o tratamento tópico no tratamento de desordens microvasculares da pele / Abstract: Pathological conditions associated with the impairment of nitric oxide (NO) production in the vasculature, like Raynaud¿s syndrome and diabetic angiopathy, have stimulated the development of new biomaterials capable of delivering NO topically. In this work, we have modified poly(vinyl-alcohol) (PVA) by chemically crosslinking it via esterification with mercaptosuccinic acid. This reaction allowed the casting of sulfhydrylated PVA (PVA-SH) films. Differential scanning calorimetry and X-ray diffractometry showed that the crosslinking reaction suppressed the crystallization of PVA, leading to a non-porous material with a homogeneous distribution of -SH groups. The remaining hydroxyl groups in the PVA-SH network confered partial hydrophylicity to the material, associated with a swelling degree of 80 to 120 % in aqueous medium. The PVA-SH films were subjected to an S-nitrosation reaction of the SH groups yielding a PVA containing S-nitrosothiol groups (PVA-SNO). Amperometric and chemiluminescence measurements showed that the PVA-SNO films contain ca. 6 nmol NO/mg of film and are capable of releasing NO spontaneously after immersion in physiological medium. Laser Doppler-flowmetry, used to assess the blood flow in the dermal microcirculation, showed that the topical application of hydrated PVA-SNO films on the health skin leads to a dose and time dependent increase of more than 5-fold in the dermal baseline blood flow in less than 10 min with a prolonged action of more than 4 h during continuous application. These results show that the PVA-SNO films may represent a new material with potential for the topical treatment of microvascular skin disorders / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química