O desenvolvimento de biomateriais com aplicações na área da saúde mostram-se cada vez mais importantes e a procura por novos polímeros com propriedades bioativas, biodegradabilidade, atoxicidade são o foco das principais pesquisas em diferentes aplicações médicas e odontológicas. Os materiais capeadores pulpares evoluíram rapidamente na ultima década, sendo que são disponibilizadas atualmente diversas alternativas para uso clínico odontológico. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um novo produto bioestimulador e capeador dentino/pulpar que poderá ser base para o desenvolvimento e recobrimento de scaffolds para reparo das diferentes estruturas dentárias. O desenvolvimento das bandagens BBio e os resultados obtidos nos testes das propriedades físico-químicas (absorção de água, perda de massa e pH), bem como as análises biológicas da morfologia celular e viabilidade celular com MTT a BBio apresentaram dados favoráveis e desejáveis para sua aplicação clínica. A propriedade de liberação de cálcio foi bastante promissora, sendo esta uma condição que dará a diferenciação positiva da BBio como um produto bioestimulador pulpar. Com esses dados pode-se concluir que a mesma se encontra dentro dos parâmetros desejados para o produto final e com propriedades semelhantes aos produtos existentes no mercado, de qualidade e aprovados pelas agências reguladoras. / The development of biomaterials with applications in the health area are increasingly important and the search for new polymers with bioactive properties, biodegradability and toxicity are the focus of the main researches in different medical and dental applications. The pulp capping materials evolved rapidly in the last decade, and several alternatives are now available for clinical dental use. This project aimed to develop a new biostimulating and dentin / pulp capping product that could be the basis for the development and recoating of \"scaffolds\" for repair of different dental structures. The development of the BBio bandages and the results obtained in the physical-chemical properties tests (water absorption, loss of mass and pH), as well as the biological analyzes of the cellular morphology and cell viability with MTT to BBio presented favorable and desirable data for its clinical application. The calcium release property was quite promising, and this is a condition that will give BBio a positive differentiation as a pulp biostimulator product. With this data it can be concluded that it is within the parameters desired for the final product and with properties similar to the products on the market, of quality and approved by the regulatory agencies.

Orientador: Vera Aparecida de Oliveira Tiera / Coorientador: Aline Margarete Furuyama Lima / Banca: Eny Maria Vieira / Banca: Márcia Cristina Bisinoti / Resumo: Este estudo teve como objetivo a síntese e caracterização de dietilaminoetilquitosana (QHdDEAE) e dodecil-dietilaminoetil-quitosana (QHdDEAEDOD) de baixa massa molar (Mw), para avaliar suas atividades antifúngicas contra os fungos Alternaria solani, Alternaria alternata e Penicilliun expansum, que provoca um grande impacto na produção e preservação de alimentos processados e minimamente processados. Os derivados de baixa massa molar (Mw) foram obtidos por reação de degradação de quitosana desacetilada com nitrito de sódio, seguido pela inserção de grupos DEAE e Dodecil na estrutura do polímero. O grau de desacetilação (DD) e de substituição (DS) por grupos dietilaminoetil (DEAE) e dodecil foram determinados usando ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN-H) e caracterizados por infravermelho (IR). O grau de desacetilação e o grau de substituição por grupos DEAE foram de 94,8% 39,8%, respectivamente. Os derivados hidrofóbicos obtidos foram substituídos com 15% e 39,8% de grupos dodecil, conforme determinado por RMN-H. As massas molares foram determinadas usando Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) e um Mw de 9,2 kDa foi obtido para quitosana desacetilada degradada. Ensaios in vitro contra os fungos Alternaria alternata, Peninicillium expansum e Alternaria solani foram realizados. Na concentração de 0,5g.L-1, QHdDEAEDOD e QHdDEAE foram mais eficazes que as quitosanas comercial e desacetilada e apresentaram inibições de 80% contra Alternaria alternata e Alternaria... / Abstract: This study aimed at the synthesis and characterization of Diethylaminoethyl-Chitosan (QHdDEAE) and Dodecyl-Diethylaminoethyl-Chitosan (QHdDEAEDOD) of low molar mass(Mw), to evaluate their antifungal activities against the fungi Alternaria solani, Alternaria alternata and Penicilliun expansum, which causes a great impact on the production and preservation of processed and minimally processed foods. The low Mw derivatives were obtained by degradation reaction with sodium nitrite, followed by the insertion of DEAE and Dodecyl groups on the polymer backbone. The degrees of deacetylation (DD) and substitution (DS) for DEAE and Dodecyl groups were determined using nuclear magnetic resonance of hydrogen (¹H-NMR) and characterized by FTIR. The degree of deacetylation and degree of substitution by DEAE gropus were 94,8% 39,8%, respectively. The obtained hydrophobicized derivatives were substituted with 15% and 39,8% of dodecyl groups as evaluated by ¹H-NMR. The molar masses were determined by using Gel Permeation Chromatography (GPC) and a Mw of 9,2kDa was obtained for deacetylated chitosan. In vitro assays against the fungi Alternaria alternata, Peninicillium expansum and Alternaria solani. At the concentration of 0.5 g.L -1 both, QHdDEAEDOD and QHdDEAE were more effective than commercial and deacetylated chitosans and exhibited inhibitions of 80% against Alternaria alternata and Alternaria solani. Degraded deacetylated chitosan was more efficient in inhibiting the fungal growth of Penicillium expansum and for 0.5 g.L -1 reached around 80% of inhibition. All the derivatives presented cell viabilities higher 70% on 3T3 demonstrated a good cytocompatibility and potential for applications in food preservation / Mestre

Orientador: Clóvis Augusto Ribeiro / Coorientador: Mary Rosa Rodrigues de Marchi / Banca: Mirabel Cerqueira Rezende / Banca: Ana Maria de Guzzi Plepis / Banca: Roselena Faez / Banca: Sandra Mara Martins Franchetti / Resumo: O PHB (poli 3-hidroxibutirato), um homopolímero importante pelas suas propriedades de biodegradabilidade e biocompatibilidade, que quando submetido aos processamentos reológicos tradicionais de extrusão e injeção o PHB sofre degradação térmica e com isso os materiais produzidos possuem propriedades mecânicas que limitam seu uso. Considerando o monômero do PHB, ácido 3- hidroxibutírico, foi proposto o estudo da interação dos ácidos málico, glicólico, tartárico e mandélico que possuem os grupos funcionais hidroxila e carboxila em suas estruturas. Estes hidroxiácidos podem ser obtidos a partir de fontes naturais e assim pode-se obter um novo material polimérico com as mesmas propriedades de biodegradabilidade e biocompatibilidade do PHB4V% (poli 3-hidroxibutirato contendo 4% do monômero 3-hidroxivalerato), porém com maior potencial de aplicação. Por meio de estudo de comportamento térmico empregando as técnicas de TG-DTA e DSC foi possível definir qual das amostras de filmes apresentaram menor temperatura de fusão cristalina, transição vítrea e por outro lado maior temperatura de cristalização e maior estabilidade térmica. A partir de estudo cinético foi determinado o fator pre exponencial de Arrhenius (A) e energia de ativacao (E) da reação de cristalizacao analisada por DSC, no qual foi observado que o ácido tartárico interagiu com as cadeias do PHBV4%, enquanto que o ácido málico apresentou-se como um aditivo no filme. Amostras dos filmes de PHBV4% com hidroxiácidos derivatizados com álcool isoamílico foram analisadas por GC-FID para identificação e quantificação monomérica. Aplicando a metodologia validada foi possível analisar amostras dos filmes com segurança analítica simultaneamente os derivados dos ácidos 3-hidroxibutírico, málico, glicólico, mandélico e tartárico, nos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: PHB (poly 3-hydroxybutyrate) homopolymer is an important biocompatible and biodegradable material, however when it is processed using the typical extrusion and injection rheological techniques the PHB is thermally unstable and thus the obtained materials have limited mechanical properties. Considering the monomer in the PHB chain, the 3-hydroxybutyric acid it has been proposed to study the interaction with malic, glycolic, tartaric and mandelic acid with PHB. Those hydroxyacids have hydroxyl and carboxyl functional groups in their structures, so it was expected some physical and chemical interactions. The hydroxyacids production is based on natural process and then a new polymeric material will maintain the same properties of biodegradability and biocompatibility presented by PHB4V% (poly 3-hydroxybutyrate containing 4% of 3-hydroxyvalerate monomer), nevertheless with better potential for its applications. The thermal behavior study, using the TG-DTA and DSC techniques were important to define which of the sample films showed lower melting point, glass transition and on the other hand higher crystallization temperature with higher thermal stability. From the kinetic study we determined the Arrhenius's ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Gilbert Bannach / Coorientador: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Egon Schnitzler / Banca: Aguinaldo Robinson de Souza / Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi a síntese de um polímero com o uso de matérias primas renováveis e de origem vegetal e, além disso, seguir os princípios da Química Verde. Foi usado o óleo de macadâmia (extraído das castanhas de Macadamia integrifolia) em uma rota de síntese envolvendo condições brandas de temperatura e pressão. O polímero de macadâmia obtido foi caracterizado por diversas técnicas. A análise térmica foi utilizada na determinação da estabilidade térmica (140 °C), no entendimento do padrão de degradação térmica através de estudo cinético e na determinação da transição vítrea (Tg, 48 °C). Pela espectroscopia no infravermelho obteve-se uma ideia geral do mecanismo de polimerização do óleo de macadâmia com o pré-polímero (glicerol e anidrido maleico) e, possibilitou a identificação dos grupos funcionais presentes no polímero de macadâmia. Algumas propriedades interessantes do material sintetizado foram a sua fluorescência e a grande remoção de corantes orgânicos em solução, demonstrando a forte interação da superfície polimérica com o substrato orgânico. Esta primeira propriedade leva a potencial aplicação no desenvolvimento de sensores químicos. Já a segunda propriedade torna promissor o uso do polímero no encapsulamento de moléculas de interesse nutricional e/ou farmacológico, tendo-se em vista o fato de tanto o óleo de macadâmia quanto o glicerol serem comestíveis. / Abstract: The main objective of this work was the synthesis of a polymer using vegetable and renewable feedstock and following the green chemistry principles. The use of macadamia oil (extracted from Macadamia integrifolia nuts) in a synthesis route was achieved under mild temperature and pressure conditions. The produced material was submitted to a series of characterization techniques. Thermal analysis was used to determine its thermal stability (140 °C), its degradation pattern with the involved kinetic, and its glass transition (Tg 48 °C). Mid-infrared spectroscopy shows the general mechanism of polymerization of macadamia oil with pre-polymer (glycerol and maleic anhydride) and identified functional groups of the polymer. Some interesting characteristics of the macadamia polymer were its fluorescence and the great removal of organic dyes from aqueous solutions, which demonstrates the great interaction of its surface with organic molecules. The first characteristic indicates potential applications as chemical sensors. The other characteristic makes promising the use of the polymer as an encapsulation material for substances of nutritional and pharmacological interests, considering that macadamia oil and glycerol are edible substances. / Mestre

Título original: Estudos adsortivos do corante Acid Blue 25 pelos materiais sintetizados : esferas quartenária, esferas de quitosana e esferas com Saccharomyces cerevisiae imobilizada / Orientador: Renato Nallin Montagnolli / Coorientador: Ederio Dino Bidoia / Banca: Dejanira de Franceschi de Angelis / Banca: Roselena Faez / Resumo: O aumento da relação produção e consumo exigem uma maior exploração dos recursos naturais e com isso a indústria têxtil gera grandes quantidades de efluentes contendo resíduos de corantes que são descartados no ambiente. Por conseqüência gera poluição visual no corpo do rio, além de desequilíbrio na microbiota e macrobiota. A Saccharomyces cerevisiae é considerado um biocatalizador de baixo custo e não patogênico. A parede da S. cerevisiae é descrita como capaz de adsorver as moléculas de corante. Outro material com possíveis sítios de interação com o corante é a quitosana um biopolímero derivado da desacetilação da quitina de crustáceos um resíduo pesqueiro. Uma das vantagens do uso da quitosana é a possibilidade de introduzir grupos amino quaternário na cadeia do polímero que garantem aumentar a capacidade adsortiva. Esse trabalho propõe o uso da quitosana para sintetizar esferas de quitosana, quitosana com levedura e quitosana quaternária para o uso nos tratamentos adsortivos do corante têxtil Acid Blue 25. Foram feitos estudos cinéticos, isotermas, termodinâmica, comportamento reológico da matéria, FT-IR, MEV e toxicidade. Os resultados mostraram que os adsorventes respeitaram o modelo de pseudo-segunda ordem, porém pode-se constatar também a ocorrência de difusão intrapartícula nos materiais. A aplicação da esfera de quitosana quaternária produziu melhores resultados nos estudos adsortivos e se ajustou ao modelo de Freundlich em todos os pH. Os outros adsorventes de ajus... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increased production and consumption ratio require a greater exploitation of the natural resources and thus the textile industry generates large amounts of effluents containing residues of dyes that are discarded in the environment. Consequently it generates visual pollution in the body of the river, besides imbalance in the microbiota and macrobiota. Saccharomyces cerevisiae is considered a low-cost, non-pathogenic biocatalyst. The S. cerevisiae wall is described as capable of adsorbing the dye molecules. Another material with possible sites of interaction with the dye is chitosan a biopolymer derived from the deacetylation of chitin from crustaceans a fishery residue. One of the advantages of the use of chitosan is the possibility of introducing groups of quaternary ammonium in the polymer chain that confirms to increase the adsorptive capacity. This study proposes the use of chitosan to synthesize beads of chitosan, chitosan with yeast and quaternary chitosan for use in adsorptive treatments of Acid Blue 25 dye. Kinetic studies, isotherms, thermodynamics, rheological behavior of matter, FT-IR, MEV and toxicity were performed. The results showed that the adsorbents indicated the pseudo-second order model, but also the occurrence of intraparticle diffusion in the materials. The quaternary chitosan beads obtained the best results in the adsorption studies and adjusted to the Freundlich model at all pH. The other adsorbents were adjusted in the Langmuir model in acid pH an... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-30Bitstream added on 2014-06-13T19:50:11Z : No. of bitstreams: 1 grandi_az_me_sjrp.pdf: 6424714 bytes, checksum: 49930f6eb63282aae8d204a93c4bb882 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os polímeros microbianos possuem propriedades físico-químicas com maior uniformidade do que os obtidos de outras fontes devido à especificidade do microrganismo utilizado e à possibilidade de um rígido controle dos parâmetros de fermentação. Estão entre as bactérias produtoras de polissacarídeos as bactérias ácido-láticas, as quais são capazes de converter açúcares, ácidos orgânicos, proteínas ou gorduras em componentes de sabor e aroma, contribuindo ainda para melhorar a textura e a viscosidade de produtos fermentados por meio da produção de exopolissacarídeos (EPS). Nestes produtos, possuem a função de realçar, atribuir e manter as características desejáveis de corpo, textura, viscosidade e aparência, melhorando dessa forma os atributos sensoriais do produto final. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de Lactobacillus helveticus autóctone em meio de cultivo com substâncias estimulantes ao crescimento e produção de exopolissacarídeos. A cultura foi previamente isolada de soro-fermento natural. Utilizou-se leite desnatado reconstituído (LDR 10%) como meio de produção, acrescido de fontes de carbono (glicose e frutose) e nitrogênio (sulfato de amônio, peptona de carne e extrato de levedura), ambas nas concentrações de 1, 2, 3, 4 e 5% (p/v). Inoculou-se os meios de fermentação com 1% (v/v) das culturas reativadas em meio De Man Rogosa Sharpe - MRS, e a produção de EPS foi avaliada depois de 24, 48, 72 e 96 horas de incubação, a 37ºC e 100 rpm. Das duas fontes de carbono testadas, a frutose foi a mais favorável à produção de exopolissacarídeos, proporcionando maiores quantidades (1,23 g/50mL de meio de produção). Para sulfato de amônio 5%, as produções chegaram a 3,63 com glicose e a 4,25g/50mL de meio de produção com frutose. Peptona de carne e extrato de levedura favoreceram a produção do biopolímero... / Microbial polymers have physical and chemical properties with larger uniformity than those obtained from other sources because of specificity microorganism used and possibility of a strict parameters of control fermentation. Among the polysaccharide-producing bacteria are the lactic acid bacteria, which are able to converting sugars, organic acids, proteins or fats in flavor and aroma components, thus contributing to improve the texture and viscosity of fermented products through the production of exopolysaccharides (EPS). These products have a enhance function, assign and maintain desirable characteristics of body, texture, viscosity and appearance, thus improving the sensory attributes of the final product. The aim was to study the behavior Lactobacillus helveticus autochthono, using a medium with substances stimulating the growth and exopolysaccharide production. Such autochthono culture was previously isolated from natural whey. Was used reconstituted skim milk (LDR 10%) as production medium, plus carbon sources (glucose and fructose) and nitrogen (ammonium sulfate, meat peptone and yeast extract), both varying in concentrations 1, 2, 3, 4 and 5% (w/v). Was inoculated the fermentation medium with 1% (v/v) culture reactivated in medium Man Rogosa Sharpe - MRS, and EPS production was evaluated after 24, 48, 72 and 96 hours of incubation at 37°C and 100 rpm. Carbon sources tested fructose was the most favorable, providing greater amounts of EPS (1.23 g/50mL of medium production). For ammonium sulfate 5%, the yield reached 3.63 with glucose, and 4.25 g/50mL of medium production with fructose. Meat peptone and yeast extract favored the biopolymer production in lower concentrations, the concentration 2% of both showed better results

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-16T23:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:18:52Z : No. of bitstreams: 1 110289.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A quitina e alguns derivados foram utilizados como modificadores em eletrodo de pasta de carbono quimicamente modificados EPCQM e foram empregados na pré-concentração de alguns ânions. De modo geral, a pré-concentração ocorre através de interações eletrostáticas entre o polímero presente no ECPQM e o ânion em solução. Posteriormente a quitosana foi usada como suporte para modificadores eletroativos na preparação de EPCQM. Os complexos ferricianeto e ferrocianeto foram adsorvido na quitosana através de interação eletrostática em pH < 3. O polímero preparado com o ferricianeto quando exposto a luz do sol, apresentou alterações nos espectros de Infravermelho e Mössbauer mostrando que o ferricianeto adsorvido sofre um processo de redução fotoinduzida, além da formação do complexo aquopentacianoférrico. Numa etapa seguinte preparou-se EPCQM através da coordenação de complexos inorgânicos. A quitosana foi modificada com o 2-piridinocarboxialdeido e 4-piridinocarboxialdeido obtendo-se a 2PMQ e 4PMQ respectivamente. A complexação do aminopentacianoferrato teve como resultado uma única espécie coordenada ao polímero. Finalmente foram preparados EPCQM usando o complexo [Ru(IIIl)(EDTA)(H2O)]. O voltamograma do [Ru(III)(EDTA)(4PMQ)] apresenta duas onda redox indicando a espécie dissubstituida [Ru(II)(EDTA)(4PMQ)2]. O [Ru(IIII)(EDTA)(2PMQ)] apresenta uma única onda redox. O espectro UV/Vis deste polímero mostrou uma banda em 536 nm atribuído a transferência de carga Ru(II)®imina, indicando processo de redução do metal com oxidação do ligante.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T16:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270526.pdf: 1524874 bytes, checksum: c4882757dd8633788c4950be9cd736d4 (MD5) / Poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidrohivalerato) [P(3HB-co-3HV)] é um biopolímero acumulado intracelularmente por muitos organismos como reserva de carbono e energia, em condições desbalanceadas do meio. Possui propriedades termoplásticas semelhantes às dos plásticos petroquímicos e a vantagem de ser biocompatível e completamente biodegradável. Entretanto possui custo elevado de produção frente aos polímeros convencionais, o que limita o uso. Diferentes estratégias de cultivo para a produção do copolímero P(3HB-co-3HV) por Cupriavidus necator foram avaliadas, com o objetivo de aumentar a produtividade do processo, e, consequentemente, a redução do custo de produção. O monitoramento da concentração de biomassa e da concentração de oxigênio dissolvido indicou as mudanças metabólicas do microrganismo, sinalizando o momento da limitação de nutriente. Esta sinalização facilita o processo produtivo, permitindo que as alimentações de nitrogênio e ácido propiônico sejam efetuadas a partir do momento exato do início da fase de produção, evitando desperdício de co-substrato. Visando testar a utilização de substratos alternativos de baixo custo, foram realizados testes em bioreator, estudando o crescimento de C. necator em diferentes fontes de carbono (glicose e melaço cítrico). Quando se utilizou melaço cítrico como fonte de carbono, obteve-se maior velocidade específica de crescimento (0,35 h-1) comparada ao cultivo realizado em glicose (0,19 h-1), demonstrando-se dessa forma como substrato promissor para a produção de biopolímeros. A alimentação do elemento limitante (nitrogênio) durante a fase de produção permitiu a formação de um copolímero com 9,3 mol% de acúmulo das unidades 3HV, comparado ao acúmulo de 3,7 mol% em cultura submetida à carência de nitrogênio. No entanto, não foi observado aumento de produtividade em virtude do elevado crescimento residual promovido, o qual prejudicou o acúmulo do polímero. A cinética do crescimento e a transferência de oxigênio dissolvido durante o cultivo foram acompanhados. A velocidade específica de consumo de oxigênio (QO2) e o kLa foram determinados através do método dinâmico. Os resultados mostram que o kLa, a velocidade específica de crescimento (µX) e de respiração (QO2) são afetados pelo aumento da concentração de biomassa. O maior consumo global de oxigênio foi de 595 gO2.L-1.h-1 para uma concentração celular de 18 g.L-1 em cultivo realizado em glicose, sendo que a velocidade específica de consumo de oxigênio para manutenção celular neste cultivo foi de 47,1 mgO2.(gcél.h)-1. A modelagem matemática do crescimento da bactéria foi utilizada para estimar os parâmetros: velocidade específica máxima de crescimento (µmáx), tempo da fase lag (?) e aumento logarítmico da população (A), utilizando melaço cítrico e glicose como substrato. Utilizaram-se três modelos primários de crescimento (Gompertz Modificado, Logístico e Barany e Roberts) e o modelo de Gompertz Modificado foi o que apresentou melhor ajuste às curvas de crescimento da bactéria, para ambas as fontes de carbono testadas. Pelo modelo de Gompertz Modificado foi possível prever o momento da limitação da cultura. Por fim, a caracterização do copolímero produzido a partir das diferentes fontes de substrato testadas mostrou que os mesmos apresentam propriedades térmicas semelhantes ao copolímero industrial e superiores ao homopolímero industrial P(3HB). / Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) [P(3HB-co-3HV)] is a biopolymer accumulated intracellularly by many microorganisms, as carbon and energy storage, under unbalanced growth. It possesses thermoplastic properties similar to the conventional plastics with advantages of biocompatibility and complete biodegradability. However, its high cost of production related to conventional plastics limits its use. Different strategies of P(3HB-co-3HV) production by Cupriavidus necator were studied, aiming to increase its productivity, and, consequently reducing the cost of production. Culture biomass potential and percentage of dissolved oxygen indicated state changes in C. necator and identified the limitation point during the culture. Further, it facilitated the production process allowing that nitrogen and propionic acid feedings were realized from the beginning of the production phase, without co-substrate waste. Looking for alternatives substrates of low cost, experiments in bioreactor were done, studying C. necator growth in different carbon sources (glucose and citrus molasses). When citrus molasses was used as carbon source, has been obtained a higher specific growth rate (0,35 h-1) compared with glucose (0,19 h-1), the production phase, it was demonstrated it is as a promising substrate for biopolymer production. Nitrogen feeding, during the production phase, allowed the formation of copolymer with higher percentage of 3HV units, with 9,3 mol% compared with accumulation of 3,7 mol% in the culture with nitrogen deficiency. However, there wasn't increase of productivity due to the high residual growth promoted. The kinetics growth and oxygen transfer were monitored during of cultivation. The specific oxygen uptake rate (QO2) and the kLa were determined through the dynamic method. Results show that kLa, as well as the specific growth (µX) and respiration rates (QO2), are affected by the increase in biomass concentration. The highest value of specific consumption rate of oxygen uptake observed was 595 mgO2.L-1.h-1, for a cell concentration of 18 g.L-1, in culture with glucose. The amount of oxygen necessary for cell maintenance was 47,1 mgO2.gcel.h-1. The mathematical modeling of bacterial growth was used to estimate the following parameters: specific maximum growth (µmáx), time of lag phase (?) and logarithmic increase of population (A), using citrus molasses and glucose as carbon source. Three primary models were used (Modified Gompertz, Logistic and Barany and Roberts) and the Modified Gompertz model was present the bets fit to the growth curves of the bacteria, on the different carbon source tested. Through Modified Gompertz model, it was possible to establish the moment of nitrogen limitation in the culture. The copolymer characterization obtained from differents carbon source tested showed that thermal properties were similar to the conventional copolymer and higher that to the conventional homopolymer P(3HB).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2008. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268346.pdf: 3456936 bytes, checksum: 3509d6b9a3e40122b1feb5104c104ff7 (MD5) / Membranas porosas constituídas de nanofibras de celulose bacteriana foram produzidas pela bactéria Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769, quando cultivada em um meio de cultura apropriado e sob circunstâncias estáticas. A formação in situ dos poros foi desenvolvida com o uso de moldes adequados. As propriedades físico-químicas da membrana de celulose bacteriana, tais como o grau de cristalinidade e a deformação à tração não foram alteradas significativamente após a formação dos poros. Sugere-se que as membranas assim constituídas de microporos podem ser úteis para aplicações de engenharia de tecidos, que exigem elevadas taxas de oxigenação ou que exigem atraso da contração tecidual. Estruturas tridimensionais em forma de hidrogel de celulose bacteriana foram produzidas utilizando a bactéria G. hansenii em culturas sob condições agitadas e meio de cultivo apropriado. Estas estruturas, com geometria esferóide, elipsóide ou ovóide, são compostas por uma massa gelatinosa, em forma de "cocoon", envolvida por uma membrana densa. Hidrogéis macroscópicos tridimensionais vascularizados de celulose bacteriana foram desenvolvidos através das condições previamente descritas, utilizando-se moldes para a formação de vasos. A massa gelatinosa está envolvida por uma membrana elástica. No seu interior foram produzidos canais que podem simular vasos sanguíneos. Um compósito constituído de celulose bacteriana e acemanana foi preparado através do cultivo da bactéria G. hansenii em meio de cultivo suplementado com acemanana, um polissacarídeo proveniente da planta Aloe barbadensis Miller. Esse compósito também apresenta uma estrutura tridimensional gelatinosa, composta por nanofibras de celulose e acemanana dispersas leatoriamente, envolvido por uma densa membrana externa. O grande diferencial deste biomaterial é a incorporação da acemanana nas nanofibras de celulose, com possíveis benefícios terapêuticos da acemanana. A estrutura química da celulose favorece a síntese de hidroxiapatita na sua superfície, transformando-a num biomaterial com propriedades possíveis de promover a recuperação de tecidos ósseos e cartilaginosos. Uma estrutura hidrogel tridimensional multicamada composta de celulose bacteriana e hidroxiapatita foi produzida através de mineralização de hidroxiapatita na superfície das nanofibras de celulose. Foi observado que a hidroxiapatita foi depositada na superfície e está homogeneamente distribuída nas nanofibras de celulose. Os estudos reportados neste trabalho ampliam o potencial de aplicação da celulose bacteriana, sobretudo de biomateriais derivados da plataforma tridimensional obtida em culturas hidrodinamicamente controladas. / Porous, nanofibrous bacterial cellulose membranes were produced by the bacterium Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769. The bacterium was cultivated in an appropriate culture medium under static conditions. In situ pore formation was attained through the use of adequate pin templates. Physico-chemical properties of BC membranes, like degree of crystallinity, swelling and tensile strength were not significantly altered after pore formation. Microporous membranes could be useful for applications in repairing tissues, which require high oxygenation rates or wound contracture delay. Three-dimensional bacterial cellulose hydrogels were produced using the bacterium G. hansenii in agitated appropriate culture. The structures exhibit a rough ellipsoid geometry and are composed by a gelatinous mass involved by a denser membrane, which resembles a "cocoon". Macroscopic vascular three-dimensional bacterial cellulose hydrogels were produced by the same conditions previously described, using appropriate templates for vessels formation. The vessels, that simulate blood vessels, were formed in the inner part of the hydrogel. Three-dimensional bacterial cellulose hydrogels acemannan composite material was produced by supplementing the culture medium with acemannan, which is a polysaccharide extracted from Aloe barbadensis Miller. The composite exhibits a three-dimensional hydrogel structure composed of cellulose and acemannan fibers bonded together, random dispersed in the gel and enclosed by a dense external membrane. This new biomaterial is a potential candidate for medical applications due to the therapeutic properties of acemannan. The chemical structure of the cellulose nanofibers favors the nucleation of hydroxyapatite on their surface, which indicates the potential of cellulosehydroxyapatite composites for applications in tissue engineering for cartilaginous and bone tissue regeneration. A three-dimensional multilayer structure comprised of bacterial cellulose and hydroxyapatite was produced through mineralization of hydroxyapatite on the surface of the cellulose nanofibers. The hydroxyapatite particles were deposited and homogeneously distributed over the surface of the fibers. The studies reported in this work extend the potential of bacterial cellulose, especially of biomaterials derived from the three-dimensional bacterial cellulose based platform obtained with hydrodynamically controlled cultures.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257945.pdf: 4275959 bytes, checksum: 73f6737902445ce4bdfb3bc4e51d2175 (MD5) / Polihidroxialcanoatos (PHAs) são polímeros sintetizados por vários microrganismos e armazenados na forma de reserva de energia e carbono. Sua produção se dá sob condições desfavoráveis de crescimento, como limitação de nitrogênio ou fósforo, e na presença de excesso de fonte de carbono. Poli(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) é o polímero mais estudado dentre os PHAs, possuindo características próximas às encontradas no polipropileno. Os PHAs chamam atenção devido à sua biodegradabilidade e possibilidade de substituição dos plásticos petroquímicos. Embora os PHAs apresentem vantagens ambientais sobre os plásticos de origem petroquímica, a sua principal desvantagem é o alto custo de produção, principalmente relativo ao substrato, recuperação e extração do polímero. Neste trabalhou teve-se por objetivo a melhoria das condições de cultivo para o crescimento e produção de P(3HB) por R. eutropha em diferentes temperaturas, seguido de um estudo de extração, caracterização e recuperação do polimero obtido. Os experimentos foram conduzidos em culturas em biorreator utilizando como microrganismo produtor a bactéria Ralstonia eutropha DSM 545. O processo foi dividido em duas fases sendo a primeira um crescimento balanceado e a segunda um crescimento desbalanceado com carência de nitrogênio para acúmulo intracelular do polímero. Primeiramente, a modelagem matemática do crescimento da bactéria foi utilizada para estimar os parâmetros: velocidade específica de crescimento ( max), tempo da fase lag ( ) e aumento logarítmico da população (A), posteriormente definiu-se a melhor temperatura de cultivo para o crescimento e produção de P(3HB) por Ralstonia eutropha. Os modelos de Gompertz Modificado e o Logístico foram ajustados às curvas de crescimento. O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o Modelo de Gompertz Modificado. Não foi possível a obtenção de um modelo secundário que descrevesse a influência da temperatura sobre os parâmetros de crescimento µ, e A, nas diferentes temperaturas de cultivo testadas. A temperatura que proporcionou as melhores condições de cultivo tanto para o crescimento quanto para a produção de P(3HB) foi a temperatura de 32,5ºC, onde nesta condição obteve-se uma produção de P(3HB) de 70,3% em 26,5 horas de cultivo, com uma produtividade de 0,47 g.L-1h-1. O estudo da respirometria como alternativa para definição do estado fisiológico da célula e como ferramenta indicativa de limitações de nutrientes durante a produção de P(3HB) também foi realizado deste trabalho. Foi observado que, para concentrações de substrato inferiores a 12g/L, a cultura começa a sofrer uma desaceleração na sua velocidade específica de respiração (QO2), tornamdo-se um fator limitante na produção de P(3HB). Foi possível visualizar também, através do acompamamento da velocidade específica de respiração, o momento em que começa a ocorrer a limitação de nitrogênio e, consequentemente, o início da produção de P(3HB), isto é indicado através do início da sua desaceleração, o que passa a ser mais acentuado a partir do momento em que ocorre a exaustão do nitrogênio no meio. Como última parte deste estudo, foram realizados testes em diferentes condições de pré-tratamentos celular antes da extração, e testes durante a extração variando-se o tempo e a temperatura, utilizando como solvente o carbonato de propileno. Nesta etapa, observou-se que o melhor resultado foi obtido nas extrações realizadas com pré-tratamento de pH e temperatura de extração a 130ºC/30 min onde obte-se um peso molecular de 1,3.106g/mol, com uma recuperação e pureza de 96,3% e 94,6%. O conjunto de dados obtidos neste trabalho é bastante relevante para a melhoria do processo de produção de P(3HB) Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polymers synthesized by various microorganisms and stored as reserve of energy and carbon. Their production occurs under unbalanced growth conditions, such as limitation of nitrogen or phosphorus and excess of carbon source. Polyhydroxybutyrate (P(3HB)) is the most studied polymer among the PHAs since its physical properties are remarkably similar to those of polypropylene. The PHAs are important due to their biodegradability and also because the possibility to use them rather than petrochemical plastics. Although PHAs show ecological advantages over petrochemical plastics, their main disadvantage is the high cost of production, mainly due to the polymer substrate, recovery and extraction. In this work, the target was to improve the culture conditions for growth and production of P(3HB) by Ralstonia eutropha in different temperatures, following by the study of extraction, characterization and recovery of the polymeric obtained. The experiments were carried out in a bioreactor using Ralstonia eutropha DSM 545. The process was divided in two phases. The first phase was characterized by balanced growth conditions and the second one occurred under unbalanced growth conditions such as limitation of nitrogen in order to produce intracellular polymer accumulation. Firstly, the mathematical modeling of bacteria growth was used to estimate the following parameters: maximum specific growth rate ( max), time of lag phase ( ) and logarithmic increase of population (A). After, the best cultivation temperature was defined in order to produce P(3HB) by Ralstonia eutropha. The growth models "Modified Gompertz" and "Logistic" was fit to the growth curves. The best model fitted to the experimental data was Modified Gompertz. It was not possible to find a secondary model able to describe the influence of temperature over growth parameters µmax, and A in the different cultivation temperatures tested. The best cultivation temperature for growth and for P(3HB) production was 32.5°C, in which 70.3% of P(3HB) was produced in 26.5 hours of cultivation, with productivity of 0.47 g.L-1h-1. The respirometry study, as a alternative for definition of the physiologic state of the cell and also as a toll which give indication of nutrients limitation during the P(3HB) production, was done in this work too. It was observed that when the concentration of substrate was under 12g/L, the culture start to suffer a slowdown of its specific respiration rate (QO2), becoming itself a limiting factor of P(3HB) production. It was also possible to see, following the specific respiration rate, the exactly moment when begins the nitrogen limitation and, consequently, the P(3HB) production phase. This phase is indicated by the decrease of QO2 value, followed by the acceleration of this diminution when the exhaustion of nitrogen occurs in the media. In the last step of this study, tests were made in different conditions of cellular pre-treatment before extraction and tests were made during the extraction under different time and temperature conditions, using propylene carbonate as a solvent. In this step, it was observed that the best results was found when the extractions were made with pre-treatment of pH and temperature of extraction at 130°C/30 min which was obtained molecular weight of 1.3 x 106g/mol and recuperation and purity of the 96.3% and 94.6%, respectively. The set of the data obtained in this work is enough relevant to the improvement of the P (3HB) production process. .