MARQUES NETO, Francisco Pereira. Características da lignina e da polpa celulósica de resíduos fibrosos do dendê pré-tratadas por explosão a vapor. 2016. 79 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2017-01-02T15:23:31Z No. of bitstreams: 1 2016_disfpmarquesneto.pdf: 2623351 bytes, checksum: 65524421b8ae13a646c932f498b7f632 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-01-02T15:27:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_disfpmarquesneto.pdf: 2623351 bytes, checksum: 65524421b8ae13a646c932f498b7f632 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-02T15:27:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_disfpmarquesneto.pdf: 2623351 bytes, checksum: 65524421b8ae13a646c932f498b7f632 (MD5) Previous issue date: 2016 / Palm oil is obtained by pressing the oil palm tree bunches and mostly used in food industries. However, the high consumption of palm oil leads in significant amounts of fibrous wastes as oil palm mesocarp fibres, which is rich in lignin and cellulose, but underused as boiler fuel and in composting. When properly processed, the fibres can be used to obtain high added-value products, such as lignin and cellulose pulp. The aim of this work was to evaluate the steam explosion effects in lignin extration and obtention of cellulose pulp. The optimization of obtention of cellulose pulp was carried out using acetosolv pulping and chlorine-free bleaching, which was applied a central composite design 22 to evaluate the effects of reaction time and temperature on lignin specific productivity and process total yield. The lignins and cellulose pulps obtained was characterized and compared with each other. The morphologic, structural and thermal characteristics were determined by SEM, FTIR, XRD, SEC and TGA/dTG. The results showed that the use of steam explosion (temperature of 210°C and reaction time of 3min) has provided an increase in the total yield of cellulose pulp (25%). This yield was significantly higher than yield of cellulose pulp without steam explosion (17%). The cellulose pulps, with and without steam explosion, have presented high content of cellulose (about 70%), good thermal stability and similar morphologic and structural characteristics. The cellulose pulp from exploded fibres has presented constitution formed by cellulose type I and II. However, the cellulose pulp from raw fibres has presented constitution formed by only cellulose type I. The lignin from raw fibres and exploded fibres were presented constitution formed by p-hydroxyphenyl units (49,0% and 46,8%), syringyl units (37,2% and 42,5%) and guaiacyl units (13,8% and 10,7%) and good thermal stability. The lignin from exploded fibres has present lower content of p-hydroxyphenyl and syringyl units than lignin from raw fibres. Both lignins were presented low molecular weight. / O óleo de dendê é obtido através da prensagem dos frutos do dendezeiro e é principalmente utilizado na indústria alimentícia. Entretanto, o alto consumo do óleo do dendê acarreta em quantidades expressivas de resíduos fibrosos, dentre eles, as fibras de prensagem do mesocarpo, que é rica em lignina e celulose, no entanto subutilizada como combustível de cadeira e em compostagem. Quando processada adequadamente, as fibras podem ser utilizadas para obtenção de produtos de alto valor agregado, como lignina e polpa celulósica. O objetivo deste trabalho foi determinar os efeitos da explosão a vapor na extração de lignina e obtenção de polpa celulósica a partir das fibras de prensagem do mesocarpo do dendê. Foi realizada a otimização da obtenção de polpa celulósica utilizando polpação acetossolve e branqueamento livre de cloro. Para tanto, empregou-se um delineamento composto central rotacional 22 para determinar os efeitos do tempo de reação e temperatura na produtividade específica de lignina e rendimento total do processo. As ligninas e polpas celulósicas obtidas foram caracterizadas e comparadas entre si. As características morfológicas, estruturais e térmicas foram determinadas por MEV, FTIR, DRX, SEC e TGA/dTG. Os resultados mostraram que o emprego da explosão a vapor (210°C de temperatura e 3min de tempo de reação da explosão a vapor) proporcionou um melhor rendimento total de polpa celulósica (25%). Esse valor foi significativamente maior que o obtido para polpa celulósica sem o emprego da explosão a vapor (17%). As polpas celulósicas, submetidas ou não a explosão a vapor, apresentaram teor de α-celulose alto (cerca de 70%), boa estabilidade térmica e características morfológicas e estruturais semelhantes. A polpa celulósica proveniente das fibras explodidas apresentou constituição formada por celulose do tipo I e II, enquanto a polpa celulósica proveniente das fibras brutas apresentou constituição formada apenas por celulose do tipo I. As ligninas bruta e explodida apresentaram constituição formada pela mistura de unidades monoméricas p-hidroxifenila (49,0% e 46,8%), siringila (37,2% e 42,5%) e guaiacil (13,8% e 10,7%), além de boa estabilidade térmica. A lignina explodida apresentou menor teor de unidades p-hidroxifenila e siringila, quando comparada a lignina bruta. Ambas as ligninas apresentaram baixa massa molar.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327973.pdf: 5176329 bytes, checksum: d6a766d52b7e9d2a4ad649b27b5e7ec8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nas últimas décadas, reconstruções e aplicações de modelos metabólicos em escala genômica influenciaram fortemente o campo da biologia de sistemas, com base em uma combinação de informações sobre a sequência genômica e informações bioquímicas, proporcionando uma plataforma sobre a qual a análise computacional de uma rede metabólica pode ser realizada. A bactéria Gram-negativa Gluconacetobacter tem sido extensivamente usada para a síntese de celulose. Recentemente a sequência do genoma da bactéria Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769 (GenBank: CM000920 e taxonomia ID: 714995), se tornou disponível em bancos de dados, permitindo os estudos deste organismo e sua produção de celulose bacteriana. Dentre os campos de aplicações da celulose bacteriana, está o da medicina como curativo de feridas, material de pele artificial entre outras aplicações. Para uma visão global das capacidades da G. hansenii é fundamental a construção de um modelo metabólico. O conhecimento sobre a via metabólica de um organismo permite a compreensão da fisiologia celular e regulação de seu metabolismo, sendo a quantificação de fluxos metabólicos um importante objetivo, principalmente no que diz respeito à obtenção de produtos úteis comercialmente ou cientificamente. A abordagem da reconstrução e análise baseada em restrições tem sido utilizada para analisar e construir in silico reconstruções da rede metabólica. Neste trabalho a rede foi reconstruída a partir da sequência genômica anotada deste organismo usando o software Pathway Tools para gerar uma rede preliminar. Além disso, um recurso para a geração e análise de modelos metabólicas em escala genômica, chamado Modelo SEED foi usado criando um banco de dados do organismo. O passo seguinte foi a etapa de cura manual baseada numa combinação de informações genômicas, bioquímicas e fisiológicas em diversos bancos de dados e literatura. O objetivo foi reconstruir a rede com as principais vias e reações para a produção da celulose. Foi utilizado o software MATLAB® utilizando as funções disponíveis no COBRA toolbox. Além disso, um conjunto de ferramentas de biologia de sistemas computacionais, desenvolvido pelo nosso grupo chamado GEnSys (Genomic Engineering System), foi aplicado à rede. O GEnSys compreende vários módulos que permitem a análise e simulação de redes bioquímicas, tais como ABF (análise debalanço de fluxo) e AFM (análise de fluxo metabólico). Usando o modelo matemático em conjunto com os métodos baseados em restrição, foram simulados os fluxos metabólicos, mimetizando três diferentes condições ambientais para compreender os efeitos de produção de celulose, crescimento bacteriano e a distribuição dos fluxos na rede variando as fontes de carbonos: glicose, glicerol e manitol. As modificações no protocolo desenvolvido para reconstruções metabólicas permitiram a construção do primeiro modelo core da G. hansenii.<br> / Abstract : In the last decade, reconstruction and applications of genome-scale metabolic network have strongly influenced the field of systems biology, based on a combination of genome sequence information and detailed biochemical information, providing a platform on which high throughput computational analysis of metabolic network can be accomplished. The Gram-negative bacterium Gluconacetobacter has been extensively used for cellulose synthesis. Recently Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769 genome sequence has become available (GenBank number: CM000920 and taxonomy ID: 714995), allowing studies of this organism and its production of bacterial cellulose. Among the application fields of bacterial cellulose is the medicine, used as wound dressing, artificial skin material and other applications. For a global understanding of the capabilities of G. hansenii it is essential the construction of a metabolic model. The knowledge about the metabolic pathway of an organism allows the understanding of cellular physiology and regulation of metabolism, which the quantification of metabolic fluxes is an important objective, especially with regard to obtaining commercially or scientifically useful products. The constraint-based reconstruction and analysis approach has been used to analyze and build in silico metabolic network reconstructions. In this work, the network was reconstructed from the annotated genomic sequence of this organism using Pathway Tools software to generate a preliminary network. Also a resource for generation and analysis of genome-scale metabolic models, called Model SEED was used by creating a database of the organism. The next step was the manual curation based on a combination of genomic, biochemical and physiological information in several databases and literature. The goal was to rebuild the network with the main pathways and reactions for the production of cellulose. MATLAB® using the functions available in the COBRA toolbox was also uses. Moreover, a set of computational systems biology tools, written by our group, called GEnSys, (Genomic Engineering System), was applied to the network. GEnSys comprises several modules that allow analysis and simulation of biochemical reaction networks, such as FBA (flux balance analysis)and MFA (metabolic flux analysis). Using the model in conjunction with the constraint-based methods, the metabolic fluxes were simulated mimicking three different environmental conditions to understand the effects of cellulose production, bacterial growth and flux distribution in the network by varying the carbon sources: glucose, mannitol and glycerol. The modifications in the protocol developed for metabolic reconstructions allowed the construction of the first core model of G. hansenii.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330192.pdf: 1312726 bytes, checksum: 621b48b220a77664c14ba73255db4a2f (MD5) Previous issue date: 2014 / A necessidade de se explorar novas fontes de energia renovável e limpa vem exigindo o desenvolvimento de biocombustíveis, por serem considerados uma alternativa promissora aos combustíveis tradicionais. Nesse contexto, as lemnas vêm ganhando interesse em pesquisas, por não competirem com culturas alimentícias e terras produtivas para produção de etanol. O objetivo deste trabalho foi a valorização da biomassa de lemnas (Landoltia punctata), produzidas em sistema de tratamento de esgoto, através de hidrólise enzimática do amido e celulose em açúcares fermentescíveis. Para tal, a biomassa seca (55 ºC por 24 horas) e triturada foi caracterizada quanto à umidade (6,57%), amido (6,53%), celulose (12,83%), proteína bruta (34,27%) e cinzas (10,54%). Os experimentos de hidrólise enzimática foram realizados em modo batelada visando o estudo da etapa de sacarificação. Foi então utilizado um planejamento tipo Plackett-Burman (12 ensaios, 6 variáveis e triplicata no ponto central), cujas variáveis estudadas foram: pH (3,0 a 6,0), temperatura (45 a 65 ºC), concentração de Spirizyme Fuel (0,1 a 0,3% v/m, em relação à biomassa), concentração de Pectinex Ultra AFP (0 a 0,1% v/m, em relação à biomassa), concentração de Cellic Ctec2 (0 a 6% v/m, em relação à biomassa) e concentração de Cellic Htec2 (0 a 0,5% v/m, em relação à biomassa). A variável resposta foi a concentração de glicose. Depois de observadas as variáveis significativas, que foram a temperatura e a concentração de Cellic Ctec2, realizou-se planejamento fatorial completo 22, com triplicata do ponto central e totalizando 7 experimentos. A partir dos resultados obtidos as condições da sacarificação foram definidas: pH 6,0, temperatura de 45 ºC, concentração de Spiryme Fuel 0,1% (v/m) e de Cellic Ctec2 6% (v/m) por 2 horas. Nestas condições, o hidrolisado apresentou pH de 5,9, concentração de glicose de 6,02 g/L e 3,52 ºBrix. Também foi avaliado o acúmulo de amido quando a espécie de lemnas estudada (Landoltia punctata) era submetida a privação de nutrientes, obtendo-se até 5 vezes a quantidade inicial. Estes resultados indicam que a biomassa de lemnas tem potencial para produzir quantidades significativas de amido, que juntamente com sua fração de celulose, podem ser convertidos em etanol.<br> / Abstract : The necessity of explore new renewable and clean energy sources energy has required the development of biofuels because they are considered a promising alternative to traditional fuels. In this context, the duckweed have been gaining interest in research, for not competing with food crops and farmland to ethanol production. The aim of this study was to enhance the duckweed biomass (Landoltia punctata), produced in wastewater treatment system, by enzymatic hydrolysis of its starch and cellulose into fermentable sugars. For that, the dry biomass (at 55 ºC for 24 hours) was crushed and characterized for moisture content (6.57%), starch (6.53%), cellulose (12.83%), crude protein (34.27%) and ash (10.54%). The enzymatic hydrolysis experiments were performed in batch mode and the saccharification step was studied using a Plackett-Burman experimental design (12 trials, 6 variables and triplicate at the central point), which variables were: pH (3.0 to 6.0), temperature (45 to 65 °C), Spirizyme Fuel concentration (0.1 to 0.3% v/w, relative to biomass), Pectinex Ultra AFP concentration (0 to 0.1% v/w, relative to biomass) Cellic Ctec2 concentration (0 to 6% v/w, relative to biomass) and Cellic Htec2 concentration (0 to 0.5% v/w, relative to biomass). The response variable was the glucose concentration. After determining the significant variables, which were the temperature and concentration of Cellic Ctec2, was held a 22 full factorial design, with triplicate of the center point being a total of 7 experiments. From the results obtained, the saccharification conditions were defined as: pH 6.0, temperature 45 ºC, concentration of Spiryme Fuel 0,1% (v/w) and Cellic Ctec2 6% (v/w) and reaction time of 2 hours. In these conditions, the hydrolyzate showed a glucose concentration of 6.02 g/L, pH of 5.9 and 3.52 °Brix. It has also been verified that the specie of duckweed studied (Landoltia punctata), increase its starch concentration, up to 5 times the initial amount, when subjected to nutrient deprivation. These results indicate that duckweeds biomass has the potential to produce significant amounts of starch, which together with a cellulose fraction can be converted into ethanol.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-02-11T16:07:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertaçãofinal(Joana)_5.pdf: 7563721 bytes, checksum: 6eb58f6fc77c52346c7316a69f87aa38 (MD5) / Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2016-02-11T21:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertaçãofinal(Joana)_5.pdf: 7563721 bytes, checksum: 6eb58f6fc77c52346c7316a69f87aa38 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-11T21:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertaçãofinal(Joana)_5.pdf: 7563721 bytes, checksum: 6eb58f6fc77c52346c7316a69f87aa38 (MD5) / A pesquisa científica da área polimérica tem apresentado uma tendência crescente de investigação dos nanocompósitos. Esse maior espaço tem sido angariado por conta da natureza e possíveis aplicações, ainda não completamente explorados e identificados, dos materiais em dimensão nanométrica. Dentre os principais materiais utilizados como carga para as matrizes poliméricas encontram-se as nanoargilas, os nanotubos de carbono e as nanowhiskers de celulose. Esses últimos têm sido largamente estudados devido ao potencial de utilização como reforço nessas matrizes. Outros fatores, tais como a diversidade de fontes, o baixo custo de obtenção da matéria-prima (muitas vezes resíduos da agroindústria) e a abundância estimulam fortemente uma utilização mais nobre desse material. Entretanto, o processo de extração dessas nanowhiskers de celulose, a partir de fontes lignocelulósicas, demanda uma quantidade significativa de energia e de reagentes químicos, que constituirão resíduos do processo. Objetivando verificar a importância real de cada etapa de tratamento das fibras vegetais, o presente trabalho propõe a produção de nanowhiskers de celulose a partir de diferentes etapas de tratamento da fibra de licuri e verifica a influência da incorporação dessas em uma matriz termoplástica de amido com glicerol. Foi realizada a caracterização da fibra de licuri, o fracionamento e caracterização dos seus constituintes básicos, a produção e caracterização das nanowhiskers de celulose e a incorporação dessas na matriz polimérica e caracterização. As técnicas utilizadas foram: TGA, DSC, DRX, FTIR, MEV, MET e ensaios mecânicos. Através das análises térmicas, MEV e ensaios mecânicos concluiu-se que a fibra de licuri tem propriedades semelhantes a muitas fibras naturais utilizadas como fonte de nanowhiskers de celulose e, portanto, sua escolha é adequada para tal fim.As nanowhiskers de celulose puderam ser obtidas para todos os tratamentos realizados, como comprovado pelo MET, entretanto algumas variações na estabilidade térmica e razão de aspecto dessas puderam ser notadas devido à permanência de outros constituintes da fibra vegetal. Os compósitos apresentaram propriedades mecânicas e de barreira satisfatórias e foi concluído que o tratamento agressivo da fibra não implica em melhorias dessas propriedades, sugerindo que tratamentos menos intensos podem ser aplicados, o que proporciona menor impacto ambiental e maior eficiência energética.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9344_Carolini Spadetti.pdf: 2995956 bytes, checksum: d2e50c214e99da5d8a5456641bf47f0a (MD5) Previous issue date: 2015-09-29 / Compósitos de polipropileno reforçados são largamente utilizados no mercado. Contudo, o reforço com fibras naturais é uma importante alternativa considerando-se os aspectos de sustentabilidade, reciclabilidade, abundância e baixo custo, se comparadas a fibras sintéticas. O trabalho foi realizado com o objetivo de incentivar o uso de materiais reciclados, transformando o resultado final num produto ainda mais ecológico e rentável, pelo uso da associação do PP reciclado e das fibras naturais, reduzindo o impacto ambiental gerado pelo descarte de plásticos. Foram investigadas as propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de polipropileno reciclado e virgem, reforçados com até 40% em massa de fibras de celulose tratadas, assim como a morfologia da matriz polimérica. Para obtenção dos dados, foram utilizadas as técnicas de Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM), Difração de Raios X e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Os resultados mostraram que, compósitos de PP reciclado, possuem propriedades inferiores aos compósitos preparados com o PP virgem, no entanto com valores bem próximos. A inserção das fibras de celulose, de um modo geral, contribuíram significativamente para a melhora no módulo de armazenamento (E) e gerou um pequeno aumento na temperatura de fusão cristalina (Tm), porém houve uma redução do grau de cristalinidade (&#967;c) dos compósitos produzidos. Não houve alterações na temperatura de transição vítrea (Tg).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:10:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336251.pdf: 1833111 bytes, checksum: b04b25326a8c0f0bf1d9167af4a9a679 (MD5) Previous issue date: 2015 / A gelatina é um polímero obtido a partir do colágeno que apresenta diferentes características e propriedades dependendo da fonte e método de obtenção. Este trabalho tem como objetivo compreender como o tamanho da estrutura molecular da gelatina afeta o processo de eletrofiação e as propriedades das membranas fibrosas (MF) e avaliar o efeito na reticulação da gelatina com glutaraldeído e o reforço mecânico promovido por nanocristais de celulose (NCs). Foram realizadas eletrofiações a partir de gelatinas com diferentes índices Bloom, 90 (GeB90), 250 (GeB250) e 280 g (GeB280) em ácido acético (HAc) com 89,6 % (v/v) e com diferentes concentrações do biopolímero. As soluções precursoras foram caracterizadas quanto à viscosidade e condutividade elétrica e as MF por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de tração. Os resultados indicam que a eletrofiação é melhor sucedida quando a viscosidade das soluções tem valor entre 300 e 700 mPa s independente do tipo de gelatina utilizada. Com relação à morfologia, houve aumento do diâmetro médio das fibras (dm) com o aumento da viscosidade e da condutividade elétrica das soluções, sugerindo que as forças viscoelásticas superam as forças de Coulomb. As MF formadas a partir de GeB250 e GeB280 mostraram comportamento elástico enquanto as formadas pela GeB90 mostraram-se frágeis. As MF de GeB280 na concentração de 18 % (m/v) foram reticuladas em vapores de glutaraldeído e avaliadas quanto ao grau de reticulação, durabilidade ao escoamento aquoso a 23 °C e solubilidade em água a 30 e 40 °C. Os resultados demonstraram que MF aproximadamente 69 % reticuladas, apresentam-se praticamente insolúveis em sistemas aquosos a 23 e 30 °C. Nanocristais de celulose foram adicionados à solução de gelatina com concentrações entre 1 e 4 % (m/m) e então eletrofiados. Os resultados obtidos por espectroscopia infravermelho (ATR-FTIR) e análise termogravimétrica (TGA) sugerem interações do tipo ligação de hidrogênio entre os dois polímeros e os ensaios mecânicos resultaram em aumento de duas vezes no módulo de Young.<br> / Abstract : Gelatin is a polymer obtained from collagen which properties depends on the source and production method. This study aims to understand how some properties of gelatin affect the electrospinning process and the fibrous membrane (FM) formed besides evaluating the crosslinking of the FM by glutaraldehyde and the reinforce promoted by cellulose nanocrystals. The electrospinning were performed from gelatins with different Bloom indexes, 90 (GeB90), 250 (GeB250) and 280 g (GeB280) in acetic acid 89.6 % (v/v) varying the polymer concentration. Solutions were evaluated according to their viscosity and electrical conductivity and the FM by scanning electron microscopy (SEM) and tensile tests. Results indicate a successful electrospinning process for viscosities found within the range of 300 to 700 mPa s, apart the type of gelatin used. Regarding morphology, it was observed an increase in the average diameter of the fibers with the increasing viscosity and electrical conductivity of the solutions, suggesting that viscoelastic forces exceed the Coulomb forces. The FM formed from GeB250 and GeB280 showed elastic behavior as for GeB90 was brittle. The FM GeB280, 18 w/v%, crosslinked with glutaraldehyde vapors were evaluated for crosslinking degree, durability to aqueous flow at 23 °C and water solubility at 30 to 40 °C. The results showed that approximately 69 % crosslinking became the FM practically insoluble in aqueous systems at 23 and 30 °C. Cellulose nanocrystals (CNs), added 1 to 4 % wt to gelatin solution and electrospun suggested, by ATR-FTIR and TGA analysis, hydrogen bonds type interactions between the two polymers. Mechanical tests result in two-fold increase in the stiffness, given by the Young's modulus.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-29Bitstream added on 2014-06-13T20:26:05Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_rl_dr_araiq.pdf: 22855959 bytes, checksum: 8110f903b8464ff0489ba595c4f6d22d (MD5) / Esta tese apresenta a preparação e caracterização de derivados de celulose e também de novos materiais multifuncionais baseados na celulose produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus e nos seus derivados respectivamente. A celulose bacteriana (CB) possui fórmula molecular idêntica a celulose de plantas (CP) e apresenta uma estrutura de nanofios de celulose dispostos numa rede tridimensional. Membranas secas foram utilizadas para a preparação dos derivados celulósicos. Foram obtidos os derivados acetato de celulose (AC), celulose microcristalina (MCC), carboximetilcelulose (CMC) e metilcelulose (MC). O AC apresentou valores de grau de substituição (GS) que foram de 2,3 a 2,8 e solubilidade em acetona ou diclorometano (dependendo do GS). A MCC foi obtida como um pó fino na cor marfim com grau de polimerização em torno de 200 unidades de anidroglucose (AGU), com a vantagem de que nas suas partículas ainda apresenta uma memória da rede tridimensional da CB. Foram obtidos CMCs com GS de 0,1 a 0,8 e com excelente solubilidade em água. Finalmente foram obtidas amostras de MC, com GS de 0,54 para a síntese em iodometano e 2,3 para a síntese em dimetilsulfato (DMS), com boa solubilidade em água. Os derivados, de acordo com suas propriedades e sua solubilidade foram utilizados para a preparação e caracterização de novos materiais na área de aplicações óticas. As membranas de AC,CMC e CB foram utilizados como substratos para a preparação de dispositivos flexíveis de emissão de luz, FOLEDs (Flexible Organic Light Emitting Diodes). Os substratos foram recobertos com um filme fino de ITO. Os FOLEDs foram então obtidos pela deposição de filmes orgânicos por evaporação térmica, na seguinte sequencia: ftalocianina de cobre (CuPC)/ N,N’-difenil-N,N’-bis(1-naftil) (1,1’bifenil)-4,4’diamina (NPB)... / This thesis presents the preparation and characterization of cellulose derivatives and also new multifunctional materials based on cellulose produced by bacteria Gluconacetobacter xylinus and their derivatives respectively. Bacterial cellulose (BC) shows molecular formula identical to plant cellulose (PC) and a three-dimensional cellulose nanowires network. Dried membranes were used for the preparation of cellulose derivatives. The derivatives cellulose acetate, microcrystalline cellulose, carboxymethylcellulose and methylcellulose were obtained. The AC showed values of degree of substitution (DS) of 2.3 to 2.8 and soluble in acetone or dichloromethane. The MCC was obtained as an ivory colored fine powder with degree of polymerization around 200 anhydroglucose units (AGU), with the advantage that particles still present in its memory the three-dimensional network of CB. CMCs were obtained with GS 0.1 to 0.8 and has excellent water solubility. Finally samples of MC were obtained with DS of 0.54 to 2.3 from iodomethane and dimethyl sulfate synthesis respectively, with good water solubility. The derivatives (according to their properties and their solubility) were used for the preparation and characterization of new materials in the field of optical applications. The cellulose acetate and bacterial cellulose membranes were used as substrates for the preparation of flexible devices for light emission, FOLEDs. The substrates were coated with thin films of ITO. FOLEDs were obtained by thermal evaporation, in the following sequence: copper phthalocyanine (CuPc) /(N,N΄-bis(1- naphtyl)- N,N΄-diphenyl-1,1´-biphenyl-4,4´-diamine) (NPB) /tris(8-hydroxyquinoline) aluminum and the aluminum contact. The total maximum luminance values for the FOLED was 530 (cd/m2), which is comparable with a glass OLED prepared with... (Complete abstract click electronic access below)

As técnicas de espectrofluorimetria, viscosimetria e espalhamento de luz têm sido utilizadas no estudo da agregação de diferentes surfactantes aniônicos em presença de 0,5% (m/v) de (hidroxipropil)celulose, no regime diluído (HPC Mw = 173000 g/mol), e em moderada força iônica (NaCl 0,1 M). Admitindo-se uma faixa geral de concentração, entre 10-5 e 10-2 mol.L-1, foram empregados neste estudo os surfactantes colato de sódio (CS), deoxicolato de sódio (DC), derivados dos sais bilares, e o alquilsintético dodecil sulfato de sódio (SDS). O polímero HPC contribui diferentemente no processo de agregação de cada surfactante, evidenciado pela mudança dos valores da concentração de agregação crítica, C1, em relação à concentração micelar crítica (cmc), obtidos pela técnica de espectrofluorimetria. Ambos os valores de C1 diminuem com respeito à cmc para SDS, bem como para DC, enquanto um ligeiro aumento é observado para CS. Os dados de viscosidade relativa, ηrel, indicam um aumento substancial da viscosidade dos sistemas HPC/sais biliares a altas concentrações de surfactante. Diferentemente, para o sistema HPC/SDS, os valores de ηrel passam por um máximo a 3 mmol.L-1 em agregados e decresce a valores abaixo da viscosidade da solução polimérica livre de surfactante. As medidas da temperatura de turbidez (Tturb), por espalhamento de luz, para os sistemas HPC/sais biliares, mostraram um crescimento gradual de Tturb em função do aumento da concentração de surfactante, de 37 oC (0,5% HPC/NaCl 0,1 M) até estabilizar-se em torno de 50o C, para concentrações mais elevadas. Por outro lado, para HPC/SDS, a Tturb cresce acentuadamente, superando a temperatura de 100 oC a contrações maiores do que 20 mmol.L-1. Através do espalhamento de luz dinâmico, verificou-se a existência de dois modos difusivos (rápido e lento) para todos os sistemas estudados. A principal contribuição é proveniente do modo rápido, exceto na faixa de concentração entre C1 e a concentração de saturação, C2, na qual ambos os modos contribuem igualmente. Esses modos estão relacionados inicialmente a agregados HPC/surfactante e a “clusters” do polímero e, posteriormente, a agregados HPC/surfactante e micelas livres. Os resultados indicam uma interação HPC/SDS mais efetiva do que HPC/DC ou HPC/CS, fato este relacionado à estrutura dos agregados formados. Comparativamente, os agregados HPC/sais biliares são menores, possuem menor densidade de carga e são mais rígidos do que os agregados de HPC/SDS.

As técnicas de fluorimetria, condutometria, viscosimetria, turbidimetria, espalhamento de luz e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) foram empregadas no estudo da agregação de diferentes surfactantes aniônicos em presença de soluções aquosas diluídas de (hidroxipropil)celulose (HPC) 0,25% m/m, (hidroxipropilmetil)celulose (HPMC) 0,20% m/m e HPMC 0,10% m/m / NaCl 0,10 mol L-1. Também foram investigadas através de SAXS soluções concentradas de HPC (30, 40 e 50% m/m). Admitindo-se uma faixa geral de concentração, entre 10-4 e 10-1 mol L-1, foram utilizados neste estudo os surfactantes colato de sódio (CS), deoxicolato de sódio (DC), derivados dos sais biliares, e o alquilsintético dodecilsulafato de sódio (SDS). Observou-se que os polímeros contribuem diferentemente no processo de agregação de cada surfactante, evidenciado pela mudança dos valores da concentração de agregação crítica (CAC) em relação à concentração micelar crítica (CMC). Os resultados condutométricos confirmaram a interação éteres de celulose/sais biliares, embora a mesma tenha se mostrado mais fraca em relação a éteres de celulose/SDS. Os dados termodinâmicos demonstraram que a formação de agregados polímero/surfactante apresenta maior estabilidade do que as próprias micelas livres. Os resultados de viscosimetria e turbidimetria evidenciaram as diferenças estruturais entre HPC e HPMC, assim como entre os surfactantes. Através do espalhamento de luz dinâmico, verificou-se a existência de dois modos de correlação, rápido e lento. O primeiro é atribuído à cadeia polimérica isolada, agregados polímero/surfactante intramoleculares ou mesmo a micelas livres. Por sua vez, o modo lento relaciona-se a clusters poliméricos ou agregados polímero/surfactante intermoleculares. Adicionalmente, as curvas de distribuição dos tempos de relaxação demonstraram a influência de cada surfactante sobre a dinâmica dos polímeros. Tal influência é percebida antes mesmo da CAC, contrariando o modelo da interação polímero/surfactante proposto por Cabane. Os resultados de SAXS acusaram a formação de domínios líquido-cristalinos em xx soluções concentradas de HPC, assim como confirmaram a presença de micelas livres a altas concentrações de surfactantes nos sistemas diluídos. Em linhas gerais, os resultados indicaram a interação dos polímeros com SDS mais efetiva do que os mesmos polímeros e os sais biliares. No que tange à natureza do polímero, a HPC mostrou uma maior estabilidade na sua interação com os surfactantes do que a HPMC. / Fluorescence probing, viscometry, conductometry, turbidimetry, light scattering and small angle X-ray scattering (SAXS) techniques were employed to investigate the aggregation of different anionic surfactants in the presence of aqueous dilute solutions of 0.25% (m/m) (hydroxypropyl)cellulose (HPC), 0.20% (m/m) (hydroxypropylmethyl)cellulose (HPMC) and 0.10% (m/m) (hydroxypropylmethyl)cellulose/NaCl 0.10 mol L-1. It was also investigated some concentrated solutions of HPC (30, 40 and 50% (m/m)). In the total concentration range of 10-4 to 10-1 mol L-1, the set of surfactants included natural cholesterol derivatives (bile salts), sodium cholate (CS) and sodium deoxycholate (DC), and the well-known sodium dodecylsulphate (SDS). It was observed that the polymers contributed differently to each surfactant aggregation process, as evidenced by changes in the values of critical surfactant concentration (CAC) with respect to critical micellization concentration (CMC). The conductometry results confirmed the cellulose ethers/bile salt interaction, although this interaction had been shown weaker with respect to cellulose ethers/SDS. The thermodynamic data demonstrated that the formation of polymer/surfactant aggregates presented higher stability than the free micelles. Viscometry and turbidimetry results evidenced the structural differences between HPC and HPMC as well as between the surfactants. By means of dynamic light scattering, it was verified the existence of two correlation modes (denoted as fast mode and slow one). The fast mode is attributed to single polymer chain, intrachain polymer/surfactant aggregates or free micelles and the slow mode is assigned to polymer clusters and interchain polymer/surfactant complexes. In addition, the relaxation time distributions showed the influence of each surfactant on the polymer dynamics. Such influence was noticed even before the CAC, contradicting the polymer/surfactant model proposed by Cabane. The SAXS data revealed the liquid crystal formation in HPC concentrated solutions as well as the presence of free micelles at higher surfactant contents in the dilute systems. In general, the results indicated a cellulose ethers/SDS interaction more effective than cellulose ethers/bile salt interaction. Concerning the polymer nature, HPC has shown a higher stability than HPMC in its interaction with the surfactants studied here.

Orientador: Raquel Mantuaneli Scarel Caminaga / Co-orientador: Sybele Saska Specian / Banca: Sérgio Roberto Peres Line / Banca: Carlos Rossa Junior / Resumo: A celulose bacteriana (CB) é um biopolímero sob a forma de hidrogel nanoestruturado, o qual é uma excelente matriz para incorporação de outros compostos, e nos últimos anos a CB tem demonstrado resultados promissores para reparação tecidual. Além disso, compósitos baseados em CB e hidroxiapatita (CB-HA) são osteocondutores, e quando este compósito associado a peptídeos como OGP (osteogenic growth peptide) e a sua sequência C-terminal o pentapeptídeo OGP(10-14) poderão proporcionar-lhe propriedade osteoindutora. O presente estudo avaliou os compósitos CB-HA associados ou não a estes peptídeos para reparação óssea de defeitos críticos em calvária de camundongos. Os grupos experimentais avaliados foram CB-HA, CB-HA OGP, CB-HA OGP(10-14) e controle, nos respectivos períodos de análise: 3, 7, 15, 30, 60 e 90 dias. Após 3 dias de pós-operatório, as membranas CB-HA OGP e CB-HA OGP(10-14) promoveram maiores níveis de expressão dos principais genes marcadores de formação óssea. Além disso, após 7 dias foi observado na análise histomorfométrica que as membranas CB-HA e CB-HA OGP(10-14) promoveram maior neoformação óssea. Semelhantemente, essas membranas apresentaram maiores porcentagens de neoformação óssea como foi observado na microtomografia computadorizada nos períodos de 60 e 90 dias. Maiores níveis de expressão de alguns biomarcadores ósseos, como Alpl, Spp1 e Tnfrsf11b também foram observados para as mesmas membranas em 60 e 90 dias de pós-operatório. Conclui-se que os materiais CB-HA e CB-HA OGP(10-14) apresentaram melhor potencial na reparação óssea em defeitos críticos em calvária de camundongos, destacando o papel osteoindutor nos períodos iniciais de formação óssea da membrana de CB-HA OGP (10-14). / Abstract: Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer in the form nanostructured hydrogel, which is an excellent matrix for the incorporation of others compounds, and at last years, BC has demonstrated promising results for tissue repair. In addition, composites based on BC and hydroxyapatite (BC-HA) is osteoconductor; and when this BC-HA composite associated with the osteogenic growth peptide (OGP) or its C-terminal sequence the pentapeptide OGP (10-14) could be provide osteoinductive properties. This study aimed to evaluate the potential of BC-HA composites with or without OGP and OGP (10-14) in bone repair in critical-size calvarial defect in mice. The analyzed experimental groups were BC-HA, BC-HA-OGP, BC-HA-OGP (10-14) and control group in the respective periods: 3, 7, 15, 30, 60 and 90 days of postoperative. After 3 days of postoperative, bone biomarkers were upregulated mainly by BC-HA OGP and BC-HA OGP (10-14) membranes. In addition, a higher new bone formation was observed in the histomorphometric analysis for BC-HA and BC-HA OGP (10-14) membranes 7 days of postoperative. Similarly, in 60 and 90 days, high percentage of bone formation could be observed in micro-computed tomography analysis for BC-HA and BC-HA OGP (10-14) membranes. High expression of some bone biomarkers, such as Alpl, Spp1 and Tnfrsf11b were also observed for the same membranes 60 and 90 days of postoperative in mice calvarial. In conclusion, the BC-HA and BC-HA OGP (10-14) membranes promoted a better bone formation in critical-size calvarial defects in mice, mainly the BC-HA OGP (10-14) nanocomposite in the early periods of bone repair. / Mestre