Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Marise Leite (marise_mg@yahoo.com.br) on 2015-11-16T14:49:22Z No. of bitstreams: 1 TESE_DesenvolvimentoBionanocompósitosUtilizando.pdf: 3221319 bytes, checksum: fab3780179fe994128d9d0d18f9194eb (MD5) / Rejected by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br), reason: Adicionar licença on 2015-11-18T11:59:37Z (GMT) / Submitted by Marise Leite (marise_mg@yahoo.com.br) on 2015-11-18T14:11:42Z No. of bitstreams: 1 TESE_DesenvolvimentoBionanocompósitosUtilizando.pdf: 3221319 bytes, checksum: fab3780179fe994128d9d0d18f9194eb (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-11-19T17:59:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_DesenvolvimentoBionanocompósitosUtilizando.pdf: 3221319 bytes, checksum: fab3780179fe994128d9d0d18f9194eb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-19T17:59:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_DesenvolvimentoBionanocompósitosUtilizando.pdf: 3221319 bytes, checksum: fab3780179fe994128d9d0d18f9194eb (MD5) Previous issue date: 2015 / Diante da necessidade de produtos mais sustentáveis, nanofibras de materiais lignocelulósicos podem ser uma alternativa para o desenvolvimento de novos materiais a serem utilizados em diferentes aplicações. Neste sentido, bionanocompósitos a partir da mistura de polímeros biodegradáveis reforçados com nanofibras de polpa de bambu, para aplicações na indústria de embalagens plásticas e setor agrícola, utilizando o método “casting”, foram confeccionados. As polpas de bambu foram obtidas industrialmente através do processo químico soda/antraquinona, seguido de refino em moinho de disco, a partir de bambu com dois anos de idade. O primeiro estudo teve como meta determinar a metodologia de branqueamento da polpa. Os resultados mostraram que a solução com 4% de hidróxido de sódio e 24% de peroxido de hidrogênio, na proporção de 1:1, proporcionou melhores rendimento e alvura. A eficiência promovida pelos pré-tratamentos químicos e mecânico foi avaliada através dos resultados de suas analises químicas durante o segundo estudo experimental. As analises confirmaram a eficiência ao revelar um aumento gradativo do teor de alfa-celulose, apos o primeiro branqueamento, em relação à fibra “in natura”. No terceiro estudo, a polpa branqueada foi utilizada na obtenção de nanofibras através de um desfibrilador mecânico Super Masscolloider Masuko Sangyo MKCA6-3, seguido de cavitação em sonicador de 450W. A influencia do numero de passagens das suspensões de nanofibras pelo desfibrilador nas suas propriedades morfológicas, estruturais, óticas, térmicas e viscosimétricas foi analisada e avaliada apos sua diluição e sonicação. Apos 30 passagens, a suspensão se mostrou mais dispersa e transparente na faixa compreendida entre 400 e 800 nm, tornando-se mais estável que as demais. A análise de microscopia de forca atômica revelou uma redução de 87,2% nos valores médios das larguras das nanofibras destas suspensões em relação aquelas com 5 passagens. O quarto estudo foi norteado para averiguar as propriedades morfológicas, viscoamilográficas, térmicas, microestruturais e funcionais dos grânulos de polissacarideos. Por apresentar baixos valores de setback e viscosidade de quebra, aliado a elevados valores de viscosidade máxima, viscosidade final e temperatura de pasta, os grânulos de amido de modificado de mandioca (FMM) exibiram um alto potencial para formação de biofilmes. O quinto estudo foi dirigido a produção e seleção de biofilmes para a formação da blenda. Após a definição das concentrações de solução filmogênica e plastificantes dos biofilmes de polissacarideo e álcool polivinílico (PVA), fundamentado nas suas propriedades subjetivas, morfológicas, mecânicas, térmicas, microestruturais e físicas, foram escolhidas as formulações com 3% de FMM e 12% de glicerol e com 4% de PVA e 25% de glicerol. O sexto estudo foi conduzido para a elaboração da blenda. Cinco formulações foram elaboradas e avaliadas em função de suas propriedades funcionais, morfológicas, mecânicas, térmicas e físicas. A blenda com 80% de PVA e 20% de FMM se mostrou mais eficiente exibindo características almejadas para a formação da matriz do bionanocompósito. No sétimo estudo, a blenda selecionada foi reforçada com nanofibras obtidas apos 5 e 30 passagens pelo desfibrilador nas concentrações de 0,5; 1,5; 4,5 e 6,5% (b.s). Os bionanocompósitos foram avaliados segundo suas propriedades mecânicas, estruturais, morfológicas, físicas e térmicas. O bionanocompósito com 6,5% de nanofibras com 30 passagens apresentou um aumento de 24 e 51% em seus valores médios de tensão e alongamento máximo na ruptura, respectivamente, em relação a blenda de controle. O contrario aconteceu com os valores médios de permeabilidade ao vapor de água e solubilidade. Houve uma redução de 20 e 30%, respectivamente. ____________________________________________________________________________________ / Abstract: Considering the need to more sustainable products, nanofibrils from lignocellulosic materials can be an alternative for developing of new materials for different applications. In this sense, bionanocomposites were made using the casting method from the mixture of biodegradable polymers reinforced with nanofibrils of bamboo pulp for applications on the industry of plastic packages and agricultural sector. The bamboo pulp were obtained industrially by the soda-anthraquinone chemical process followed by refining in a disk mill from bamboo with two years of age. The first study aimed to determine the methodology of pulp whitening. Results showed that the solution with 4% of sodium hydroxide and 24% of hydrogen peroxide in the proportion 1:1 provided the best income and whiteness. The efficiency promoted by the chemical and mechanical pre-treatments was evaluated through the results of chemical analysis during the second study. Analyses have confirmed the efficiency when revealing a gradual increase on the content of alpha-cellulose after the first whitening in relation to the native fiber. In the third experimental study, the bleached pulp was used to obtain the nanofibrils in a mechanical defibrillator super Masscolloider Masuko Sangyo MKCA6-3, followed by cavitation in sonicator of 450W. The influence of number of passages of the nanofibril suspensions through the mechanical defibrillator under the morphological, structural, optical and viscosimetric properties was analyzed and assessed after dilution and sonication. After 30 passages the suspension was more disperse and transparent in the range between 400 and 800 nm, thus becoming more stable than others. The analysis at atomic force microscopy revealed a reduction of 87.2% on mean values of the nanofribril width of these suspensions in relation to those with 5 passages. The forth study was conducted in order to verify the morphological, viscoamylographic, thermal, microstructural and functional properties of the polysaccharide granules. Due to the low values of setback and breaking viscosity allied to the high values of maximum and final viscosity and paste temperature, the granules of modified cassava starch (FMM) exhibited a high potential to form biofilms. The fifth study was directed to the production and selection of biofilms for the blend formation. After defining the concentrations of the filmogenic solution and plasticizers for biofilms of polysaccharide and polyvinyl alcohol (PVA) based on their subjective, morphological, mechanical, thermal, microstructural and physical properties, the formulations with 3% of FMM and 12% of glycerol and 4% of PVA and 25% of glycerol were chosen. The sixth study was conducted to make the blend. Five formulations were made and assessed according to their functional, morphological, mechanical, thermal and physical properties. The blend with 80% of PVA and 20% of FMM was more efficient, exhibiting desirable characteristics for the formation of the bionanocomposite matrix. In the seventh study, the selected blend was reinforced with nanofibrils obtained after 5 and 30 passages by the defibrillator in the concentrations 0.5, 1.5, 4.5 and 6.5% (dry weight). The produced bionanocomposites were assessed according to their mechanical, structural, morphological, physical and thermal properties. The bionanocomposite with 6.5% of nanofibrils and 30 passages presented an increase of 24 and 51% on mean values of maximum tensile strength and maximum elongation at break, respectively, in relation to the control blend. The opposite was observed with mean values of water vapor permeability and water solubility. There was a reduction of 20 and 30%, respectively.

Orientador: Prof. Dr. Cyro Ketzer Saul / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 22/02/2016 / Inclui referências : f. 120-122 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Materiais poliméricos com grande área superficial por unidade de massa apresentam grande potencial de aplicação na detecção de doenças, drug delivery e engenharia de tecidos, assim como no desenvolvimento de sensores químicos e biológicos. Entretanto, a produção destes materiais é geralmente cara, demorada e/ou complexa. As técnicas de deposição conhecidas como Eletrofiação e Eletrospray são exceções, pois apresentam grande simplicidade experimental e baixo custo, permitindo a produção de nano/microestruturas poliméricas, como esferas, fios e membranas, com controle preciso da morfologia. Conforme já demonstrado por nosso grupo de pesquisa, uma simples alteração no aparato experimental desta técnica permite produzir as mesmas estruturas com a superfície funcionalizada. Neste trabalho foi estudada a produção e caracterização de microestruturas porosas de PMMA superficialmente funcionalizadas, com terminais hidroxilas acoplados às cadeias poliméricas, empregando a técnica de Eletrofiação com Ativação Superficial Induzida (EISA). O material produzido foi então utilizado em ensaios de detecções biológicas, no Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP), onde demonstrou-se a capacidade de detecção de amostras contaminadas com anticorpos de HIV. A simplicidade de produção destas estruturas, aliada ao baixíssimo custo do processo, garantem grande potencial de aplicação das microestruturas funcionalizadas de PMMA como substratos para ensaios biológicos de detecção de doenças. / Abstract: Polymeric materials with elevated surface area per unit mass have great application potential for diseases detection, drug delivery, tissue engineering, and in the development of chemical and biological sensors as well. However, the production of these materials is generally costly, time consuming and/or complex. Deposition techniques known as Electrospray and Electrospinning are exceptions, due to the great experimental simplicity and low cost involved, allowing the production of nano/polymeric microstructures, such as beads, fibers and membranes with precise morphology control. As it was already shown by our research group, a simple change in the experimental setup allows the production of the same structures with a functionalized surface. In this work, we present the production and characterization of surface functionalized PMMA microstructures, with hydroxyl groups attached to the polymer chains, using the Electrospinning Induced Surface Activation (EISA) technique. The material produced was used for biological assays at the Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP) and proved to be able to detect HIV infected samples. The simple procedures applied to produce these structures, associated with their low cost, are evidences of great potential for application as a disease diagnostic substrate.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-09-12T14:27:59Z No. of bitstreams: 1 dissertação ana musse.pdf: 886705 bytes, checksum: 013afa6dabfdf52b737d1367d5926cd4 (MD5) / Approved for entry into archive by NUBIA OLIVEIRA (nubia.marilia@ufba.br) on 2016-09-12T17:23:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação ana musse.pdf: 886705 bytes, checksum: 013afa6dabfdf52b737d1367d5926cd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T17:23:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação ana musse.pdf: 886705 bytes, checksum: 013afa6dabfdf52b737d1367d5926cd4 (MD5) / Este trabalho se divide em dois objetivos: Primeiro se discute superfícies poliméricas a tensão interfacial sólido – líquido (ΓSL) entre monoetilenoglicol e as superfícies poliméricas com graus de ramificação (PEAD, PELBD, PEMD, PEBD, PP) ou teores distintos de acetado de vinila (EVA15, EVA28). Foram medidas as ΓSL estáticas relativas, pelo método do ângulo de contato. Com a técnica de Despolarização da Fluorescência Induzida por Laser Linearmente Polarizado em Fluxos Induzidos (PLF-FI) foi avaliada a ΓSL dinâmica, através da polarização, de MEG, fluindo livremente sobre as superfícies poliméricas. No fluxo foram utilizados dois sistemas: Fluxo livre sobre as placas e o fluxo dentro de microcélulas com 1 mm de espessura. Com o aumento do teor de acetato diminuía tanto a ΓSL, estática quanto a dinâmica sendo similar para os polietilenos. A ΓSL, dinâmica foi sensível tanto a concentração de acetato de vinila, como ao grau de ramificação do polímero e diminuía com o decréscimo das ramificações. Nesta segunda é descrita a obtenção de perfis de velocidade a partir de perfis de polarização, tanto no interior de uma fenda, quanto no jato líquido que sai por esta. Por isso, foi realizada a integração funcional, considerando que a polarização é o modulo do gradiente de velocidade.