A procura por novos materiais que possam substituir parcial ou totalmente os derivados do petróleo, representa um desafio para os pesquisadores na área de ciências dos materiais. Dentro deste contexto, o desenvolvimento de materiais biodegradáveis surge como uma das opções viáveis. A introdução de biopolímeros ou aditivos naturais nas formulações de poliolefinas, utilizadas na indústria de embalagens, tem sido objeto de estudo de vários trabalhos de pesquisa. Acelerar a degradação desses materiais, de modo que a razão custo/benefício de sua produção seja favorável, é um dos objetivos desses estudos. Tem sido relatado que a adição de polidroxibutirato (PHB) à poliolefinas pode contribuir para acelerar a degradação desses materiais. Neste trabalho, misturas de polietileno (PEBD) e PHB foram preparadas em extrusora de rosca dupla, utilizando como carga, a torta de mamona, subproduto do biodiesel. Há um número muito escasso de trabalhos versando sobre a utilização da torta de mamona como aditivo na indústria de plásticos. Há, entretanto, necessidade de se encontrar maiores aplicações para esse resíduo, de forma a tornar a cadeia produtiva do biodiesel mais viável. A avaliação da biodegradação dos produtos obtidos é um dos objetivos específicos deste trabalho. A processabilidade dos materiais e as propriedades mecânicas foram avaliadas por meio dos ensaios convencionais prescritos pelas normas ASTM.. As metodologias de planejamento de experimentos: planejamento fatorial e modelagem de misturas foram utilizadas, respectivamente, para determinação das melhores condições de processamento e para avaliar o efeito da proporção dos componentes das misturas nas propriedades obtidas. O software Minitab foi usado com esta finalidade. A morfologia das misturas foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A biodegradação foi avaliada em solo simulado por diferentes períodos de tempo através de determinações de perda de massa das amostras. Os resultados obtidos demonstraram que a adição do PHB e da mamona ao PEBD levam a obtenção de propriedades superiores de flexão e ao aumento de Módulo de Young. A resistência à tração e as propriedades de impacto do PEBD se deterioraram com a adição do PHB, assim como com a adição da carga. As misturas ternárias com maior teor de PHB apresentaram biodegradação mais acentuada. A mistura com a composição polietileno, poli(3-hidroxibutirato) e torta de mamona ( 70%/20%/10%) sofreu degradação mais acelerada que as misturas binárias. Este fato sugere que a torta de mamona catalisa a degradação dos materiais, fato este que pode ser atribuído à morfologia da mistura ternária.

Orientador: Prof. Dr. Arnaldo Rodrigues dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2014. / Na engenharia de tecidos, a utilização de uma fonte de celular juntamente com um biomaterial, representa uma alternativa clínica a ser aplicada a pacientes com graves lesões no tecido ósseo. Este estudo teve como objetivo avaliar células Vero, uma linhagem de célula fibroblásticas, e uma linhagem de células-tronco mesenquimais (Rat (SD) Mesenchymal Stem Cells) em testes de biocompatibilidade in vitro com polímeros de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV), poli(caprolactona) (PCL) e blendas 75/25 e 50/50 desenvolvidos para a bioengenharia de tecido ósseo. A diferenciação osteogênica das CTMs sobre os polímeros também foi analisada. Os biomateriais foram caracterizados morfologicamente através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Estereoscópio e Micrômetro. Polímeros porosos se mostram mais espesso que os densos. Através das imagens obtidas nota-se a distribuição, tamanho e morfologia dos poros, notando que os polímeros se mostram com características condizentes a de outros trabalhos. As células Vero e células-tronco mesenquimais (CTMs) foram cultivadas sobre as amostras citadas. Realizamos o ensaio com o MTT, análise morfológica e citoquímica. Para as CTMs fizemos ainda ensaios para avaliar a diferenciação osteogênica (fosfatase alcalina e vermelho alizarina). Nenhum dos polímeros foi considerado tóxico para as células Vero e na maioria deles foi notada atividade celular, camadas de células bem distribuídas. As blendas 50/50 mostraram resultados um pouco inferiores, quanto ao MTT, essa blenda porosa demonstrou ser a uma amostra onde adesão ocorre de forma bem mais lenta, os demais polímeros apresentaram resultados semelhantes e até superiores ao controle positivo de adesão, principalmente o PCL denso. Apesar das amostras 50/50 densa e porosa não se mostrarem tóxicas, aparentemente não funcionam com bons substratos como os demais polímeros, também apresentaram várias dificuldades na técnica de preparação, sendo assim descartadas. A relação das CTMs com os biomateriais se mostrou semelhante aos resultados com Vero. As células foram capazes de se espalhar por quase toda a superfície dos polímeros inclusive entre os poros dos materiais porosos. As CTMs apresentaram resultados de adesão (MTT) sobre os polímeros, mais rápido do que a Vero, demonstrando também maior afinidade pelo PCL denso. Através da análise da atividade da enzima fosfatase alcalina (usada como marcador de diferenciação), notamos que as células-tronco se mostraram capazes de se diferenciar em contato com os polímeros. Esses dados foram confirmados com o vermelho de alizarina, que também mostrou que a diferenciação celular se mostra um pouco mais lenta nos materiais do que nas placas. De uma forma geral os polímeros com exceção das blendas 50/50 se mostraram como bons substratos para as células, com ausência de toxicidade, características morfológicas dentro do recomendado e, além disso, não bloqueiam respostas biológicas específicas, como a diferenciação osteogênica. / In tissue engineering, the use of a cell source coupled with biomaterial represents a clinical alternative which can be applied to patients with severe bone damage. This study aimed to evaluate the biocompatibility between Vero a fibroblastic cell line and Mesenquymal stem cells (Rat (SD) MSC) with biomaterials developed as scaffolds for bone tissue engineering, bioresorbable polymers composed of poly ( hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate ) [ PHVB ] and poly ( caprolactone ) [ PCL ] pure and ratios of (75 /25) and (50 /50) blends. The osteogenic differentiation of MSCs on the polymers was also analyzed. Morphological characterization of the materials was performed by Scanning Electron Microscopy (SEM), Stereoscope and micrometer. The porous polymers are thicker than dense. Through the images obtained it is possible to note distribution, morphology and pore size. The biomaterials seem to the same consistent characteristics of other studies. Vero cells and mesenchymal stem cells (MSCs) were cultured on the samples mentioned. We performed the assay with MTT, morphological and histochemical analysis. About MSCs we also evaluated the osteogenic differentiation (alkaline phosphatase and Alizarin red). None of the polymers was considered toxic to Vero cells and most of them presented cellular activity, layers of well-distributed cells was noted in most of them. However 50/50 blends showed no such significant results as other. In the MTT assay, this porous blend demonstrated to be the only sample where adhesion occurs more slowly, other polymers showed similar and even higher results than the adhesion positive control, especially the dense PCL. Although the dense and porous 50/50 samples do not show toxic, apparently they are not good substrates as the other polymers, also presented several difficulties in their preparation thus being discarded. The ratio of MSCs with biomaterials was similar to the Vero cells results. They were able to spread to almost all surface of the polymers including into the pores of porous materials. MSCs showed adhesion (MTT) faster than the Vero cell, also demonstrated a greater affinity for dense PCL sample. Through analysis of the enzyme alkaline phosphatase activity (used as a marker for differentiation), we noticed that the stem cells showed differentiation into contact with the polymers. These data were confirmed by alizarin red, which also showed that the cell differentiation was slower on the materials than on the plates. In general all the polymer blends but the 50/50 proved to be good substrates for cells, with no toxicity, morphological characteristics within recommended and in addition do not block specific biological responses, such as osteogenic differentiation.

O objetivo deste trabalho consistiu em esclarecer os mecanismos bioquímicos e hormonais da ação da somatotropina recombinante bovina (r-bST), recomendada no tratamento de toxemia da prenhez (TP). Para tal, foram realizados dois experimentos nos quais induziram-se quadros de hipercetonemia ou hiperlipidemia em 39 ovelhas com elevada condição corporal tratadas ou não previamente com 160 mg de um produto comercial de r-bST, pela via subcutânea. A hipercetonemia foi provocada pela infusão IV de 5 mM/kg P.V. de beta hidroxibutirato (BHB) no decorrer de duas horas e a hiperlipidemia com injeção IV de solução 20% de óleo de peixe, perfazendo 0,54g de triacilglicerol/kg P.V. no decorrer de quatro dias. Essas quantidades infundidas lograram provocar os quadros esperados. No primeiro experimento, o tratamento com r-bST promoveu aumento significativo da gliconeogênese por meio da conversão de BHB em glicose, maiores teores de insulina, com consequente aumento da resistência insulínica, incremento na concentração de IGF1 que levou a mobilização de nitrogênio ureico para os depósitos e maior atividade de GGT. No segundo experimento, o rbST gerou destacado aumento da gliconeogênese, pela metabolização dos AGNEs e de BHB em glicose, com maior destaque aos AGNEs, elevação dos teores de insulina e do percentual de resistência insulínica, e maior atividade da AST e GGT e bilirrubinal direta e total. Assim, conclui-se que a atuação farmacológica do r-bST se baseia na vigorosa capacidade do aumento da gliconeogênese, diminuindo concomitantemente os nefastos catabólitos (AGNEs e BHB) no processo da TP. Foi realizado ainda um experimento subsidiário para comparar a capacidade diagnóstica da detecção de BHB, em sangue total, entre o kit diagnóstico enzimático (Randox®), padrão ouro, e tiras reativas comerciais (Precision Xceed®) lidas em dosímetro portátil. Foram obtidas 247 amostras de sangue das ovelhas nas quais tinham sido infundida solução de BHB, no experimento um. Duas faixas de acetonemia foram consideradas: de 0,7 a 1,5 mM caracterizada como cetose inaparente e acima deste valor como cetose clínica. A correlação entre os métodos foi alta (r = 0,98 ; P < 0,001). Na cetose inaparente as tiras reativas apresentaram sensibilidade de 0,97 e especificidade de 0,89 e na cetose aparente sensibilidade de 0,99 e especificidade de 0,75, respectivamente. As tiras reativas podem ser empregadas eficientemente no diagnóstico precoce de casos de TP, com custo baixo e rápida leitura ao pé dos animais. / The aim of this study was to clarify the biochemical and hormonal mechanisms of action of recombinant bovine somatotropin (r-bST), recommended in the treatment of pregnancy toxemia (PT). Two experiments were conducted inducing hyperlipidemia or hyperketonemia in 39 high body condition sheep pretreated or no with 160 mg of a commercial product of rbST subcutaneously. The hyperketonemia was caused by IV infusion of 5 mM / kg BW of beta-hydroxybutyrate (BHB) during two hours and hyperlipidemia with IV injection of a 20% fish oil solution corresponding to 0.54 g of triglyceride / kg BW in four days course. These infusions successfully caused the expected effects. In the first experiment, treatment with rbST caused a significant increase of gluconeogenesis by converting BHB into glucose, higher levels of insulin, with consequent increased insulin resistance, increase in the concentration of IGF1 leading to mobilization of urea nitrogen for deposits and increased activity of GGT. In the second experiment, the r-bST greatly increased gluconeogenesis generated by metabolism of non esterified fatty acids (NEFA), BHB and glucose, with emphasis on NEFA, elevated levels of insulin and the percentage of insulin resistance, and increased activity of AST and GGT and bilirrubin direct and total. In conclusion, the pharmacological action of r-bST is based on vigorous increase capacity on gluconeogenesis, concomitantly reducing the adverse catabolites (NEFA and BHB) in the PT process. An additional experiment was performed to compare the diagnostic capability of detecting BHB in whole blood, between the enzymatic diagnostic kit (Randox®), considered gold standard, and commercial test strips (Precision Xceed®) read in hand-held meter. 247 sheep blood samples were obtained in the first experiment in which BHB solution had been infused. Two ketonemic tracks were considered: 0.7 to 1.5 mM characterized as unapparent ketosis and above this value as a clinical ketosis. The correlation between the methods was high (r = 0.98, P <0.001). In test strips method, ketosis unapparent showed sensitivity of 0.97 and specificity of 0.89 and in ketosis apparent sensitivity of 0.99 and specificity of 0.75, respectively. The test strips can be used efficiently in the early diagnosis of cases of TP, with fast reading and low cost.

A procura por novos materiais que possam substituir parcial ou totalmente os derivados do petróleo, representa um desafio para os pesquisadores na área de ciências dos materiais. Dentro deste contexto, o desenvolvimento de materiais biodegradáveis surge como uma das opções viáveis. A introdução de biopolímeros ou aditivos naturais nas formulações de poliolefinas, utilizadas na indústria de embalagens, tem sido objeto de estudo de vários trabalhos de pesquisa. Acelerar a degradação desses materiais, de modo que a razão custo/benefício de sua produção seja favorável, é um dos objetivos desses estudos. Tem sido relatado que a adição de polidroxibutirato (PHB) à poliolefinas pode contribuir para acelerar a degradação desses materiais. Neste trabalho, misturas de polietileno (PEBD) e PHB foram preparadas em extrusora de rosca dupla, utilizando como carga, a torta de mamona, subproduto do biodiesel. Há um número muito escasso de trabalhos versando sobre a utilização da torta de mamona como aditivo na indústria de plásticos. Há, entretanto, necessidade de se encontrar maiores aplicações para esse resíduo, de forma a tornar a cadeia produtiva do biodiesel mais viável. A avaliação da biodegradação dos produtos obtidos é um dos objetivos específicos deste trabalho. A processabilidade dos materiais e as propriedades mecânicas foram avaliadas por meio dos ensaios convencionais prescritos pelas normas ASTM.. As metodologias de planejamento de experimentos: planejamento fatorial e modelagem de misturas foram utilizadas, respectivamente, para determinação das melhores condições de processamento e para avaliar o efeito da proporção dos componentes das misturas nas propriedades obtidas. O software Minitab foi usado com esta finalidade. A morfologia das misturas foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A biodegradação foi avaliada em solo simulado por diferentes períodos de tempo através de determinações de perda de massa das amostras. Os resultados obtidos demonstraram que a adição do PHB e da mamona ao PEBD levam a obtenção de propriedades superiores de flexão e ao aumento de Módulo de Young. A resistência à tração e as propriedades de impacto do PEBD se deterioraram com a adição do PHB, assim como com a adição da carga. As misturas ternárias com maior teor de PHB apresentaram biodegradação mais acentuada. A mistura com a composição polietileno, poli(3-hidroxibutirato) e torta de mamona ( 70%/20%/10%) sofreu degradação mais acelerada que as misturas binárias. Este fato sugere que a torta de mamona catalisa a degradação dos materiais, fato este que pode ser atribuído à morfologia da mistura ternária.

Orientadores: Paulo Pinto Joazeiro, Eliana Aparecida de Rezende Duek / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T19:20:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucchesi_Carolina_D.pdf: 5696358 bytes, checksum: 89bc8546c0a1d6b5a11d7260168dd236 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os polímeros biorreabsorvíveis, tais como, PHB, PCL e PLGA, têm sido estudados como dispositivo para engenharia de tecidos por serem biocompatíveis, suportarem o crescimento e diferenciação celular e os produtos de sua degradação serem atóxicos. No entanto, a escolha do biomaterial depende das necessidades exigidas para uma determinada aplicação. Os suportes para engenharia de tecidos devem se basear na construção de réplicas biológicas in vitro, como que o biomaterial se tornasse parte integrada para transplante in vivo para a recuperação de perdas ou mau funcionamento de tecidos ou órgãos, devendo subseqüentemente, atuar sem agredir o restante do organismo, isto é, sem o risco de rejeição ou complicação. Muitas estratégias têm sido desenvolvidas com o intuito de substituir tecidos ou órgãos danificados, incluindo a aplicação de suportes tridimensionais (3D), os quais devem possuir características estruturais e mecânicas para guiar a proliferação e espalhamento de células in vitro e in vivo. Os suportes, feitos de materiais sintéticos ou naturais, servem como substitutos para a matriz extracelular (MEC) nativa. Ênfase especial é dada as técnicas com controle computadorizado, como a fabricação sólida com forma livre (SFF), conhecida como prototipagem rápida (RP), a qual permite preparar suportes 3D com geometrias complexas, tanto externamente como internamente, além de ser uma técnica rápida e de baixo custo. Além disso, grande parte dos polímeros possuem superfície hidrofóbica, característica inadequada para a maior parte dos diferentes tipos celulares, o que dificulta aplicação na engenharia de tecidos. Uma alternativa a este problema é o tratamento da superfície por plasma. Este tratamento induz modificação restrita ao topo da superfície, conferindo carater hidrofílico à superfície, dependendo do gás utilizado. Neste estudo, arcabouços de polímeros biorreabsorvíveis PCL, PLGA e PHB foram preparados por diferentes técnicas, casting e sinterização seletiva a laser, avaliando-se o comportamento de células osteoblásticas diferenciadas sobre os biomateriais poliméricos tridimensionais. Inicialmente o trabalho foi desenvolvido com os polímeros PCL e PLGA preparando-se blendas poliméricas, as quais demonstraram melhorar as características gerais dos polímeros, quando utilizados como dispositivos para tecido ósseo, como as propriedades mecânicas. Com o intuito de aprimorar o design tridimensional do material, optou-se pela realização da técnica de sinterização seletiva a laser. No entanto, a técnica exige uma grande quantidade de material e devido ao alto do custo do PCL e PLGA, este foi substituído pelo polímero PHB, o qual é produzido pela indústria nacional Biocycle possuindo um baixo custo e ainda ser biocompatível. Os dados são apresentados em capítulos independentes. Arcabouços porosos de PCL, PLGA e suas blendas foram preparados pela técnica de evaporação do solvente, onde sais de citrato de sódio com granulometria de 180-250 µm, foram adicionados a solução para a promoção dos poros, sendo posteriormente lavados do arcabouço. Células osteoblásticas provenientes de calota craniana de ratos Wistar foram semeadas sobre os arcabouços, sendo avaliado o comportamento de citoxicidade do material e o comportamento de adesão e morfologia celular através de ensaios bioquímicos e MEV. Os arcabouços de PHB foram obtidos por uma das técnicas de RP, a sinterização seletiva a laser (SSL), sendo sua superfície modificada por plasma pelos gases oxigênio e nitrogênio. Células osteoblásticas provenientes de calota craniana de coelhos foram semeadas sobre os arcabouços realizando-se o estudo in vitro, através de análises bioquímicas pela técnica do MTT, para viabilidade e adesão celular, quantificação de colágeno por Sírius Red e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para o estudo in vivo, após o cultivo celular sobre os arcabouços, defeitos ósseos foram provocados em coelhos e os arcabouços contendo as células foram então implantados, avaliando-se a interação PHB/osteoblasto/tecido, através da análise histológica. Todos os arcabouços estudados, PCL, PLGA e suas blendas, assim como o PHB, não apresentaram índices de citotoxicidade, permitiram às células a capacidade de adesão, proliferação e síntese de matriz, mantendo seu fenótipo osteoblástico. As amostras de PHB tratadas por plasma de Nitrogênio mostrou melhorar a capacidade de adesão celular. Os arcabouços de PHB contendo células mostraram-se os mais adequados para o preenchimento de defeitos ósseos, melhorando o processo de regeneração apresentando uma boa osteointegração. A sinterização seletiva a laser apresentou-se uma excelente técnica para a obtenção de PHB 3D para a Engenharia de Tecidos. / Abstract: The bioresorbable polymers as, PHB, PCL and PLGA have been studied as device for Tissue Engineering for their biocompatibility and to support the cell growth and differentiation and their degradation products are nontoxics. However, the choice of the biomaterial depends on the needs demanded for a certain application. The scaffolds for tissue engineering have to be designed to mimetize the biological conditions in vitro to became part integrated for transplant for the recovery of tissue or organs lost or without function, and subsequently, to work in a cordial way with the remaining of the organism without the rejection risk or complication. A lot of strategies have been developed with to substitute damaged tissues or organs, and it has been used the application of three-dimensional supports (3D), which should possess structural and mechanical applications to guide the cells proliferation and spread in vitro and in vivo. The scaffolds, made from synthetic or natural materials, serve as substitutes for the extracellular matrix (ECM) native. Special emphasis is given the techniques with computerized control, as the free solid form (SFF), known as rapid prototyping (RP), which allows to prepare three-dimensional supports with complex geometries, so much externally as internally, besides to be a fast technique with low cost. Besides, great part of the polymers possess hydrophobic surface, inadequate characteristic for most of the different cell types, which is not desirable for tissue engineering applications. An alternative to this problem is the surface treatment by plasma. Plasma treatment induces restricted modification to the top of the surface, improving the surface hydrophilicity, depending on the gas used. In this study, scaffolds of bioresorbable polymer PCL, PLGA e PHB were prepared by different techniques, casting and selective laser sintering, being evaluated the osteoblast cells behavior on the 3D polymer scaffolds. Previously we developed the studies preparing the polymeric blends with PCL and PLGA, which demonstrated improve the general characteristic of the material, as the mechanical properties, as devices for bone tissue. With the intention to improve the design of the scaffolds, we chose for the selective laser sintering technique. However, the technique demands a great amount of material and due to the high cost of PCL and PLGA, those weres substituted by PHB polymer, which is produced by Brazilian industry Biocycle with low cost and still to be biocompatible. For those reasons the data are presented in independent chapters. PCL, PLGA porous scaffolds and their blends were prepared those scaffolds by casting solvent, and sodium citrate with 180-250 µm were added to the solution for porous formation when the salt was washed later of the scaffolds. Osteoblast cells from rat Wistar calvaria were seemed on the scaffolds, being evaluated the behavior of cell adhesion and viability behavior, cell morphology through biochemical assays, and scanning electron microscopy. Three-dimensional PHB scaffolds were obtained by selective sintering laser (SSL), with the surface modified by nitrogen and oxygen plasma. Osteoblast cells obtained from rabbit calvaria were seemed on the scaffolds to the in vitro studies, through biochemical analyses by MTT test for cell viability and cell adhesion, collagen quantification of by Sirius Red colorimetric assay and scanning electron microscopy (SEM). For the in vivo studies, bone defects were provoked in rabbits and they were filling out with 3D PHB with osteoblast cells culture prior implant. We evaluated the PHB/osteoblast/tissue, interaction through the histological analysis. All the scaffolds studied PCL, PLGA and their blends, as well as the PHB did not showed cytotoxicity effects, allowed cells adhere, proliferated, and matrix synthesized, maintaining their osteoblastic phenotype. The PHB samples treated by nitrogen plasma have been showed to improve the cell adhesion. The PHB scaffolds with cell seeded previously demonstrated to be more suitable for filling out bone defects, improving the regeneration process showing a good osteointegration. The selective laser sintering was excellent technique to obtain PHB scaffolds for Tissue Engineering. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manoela E Boff Zortea.pdf: 4020211 bytes, checksum: 0f828faa5dff1470fa28c16252974f2d (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The diversity of use of polymeric materials causes concern because the use of non-renewable source for its production, as well as the environmental problems caused by the accumulation of the volume of solid waste generated. Seeking to minimize this problem were sought alternative products similar to plastics of petrochemical origin, one of them is the biodegradable polymer. The polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polyesters synthesized by microorganisms from natural substances such as carbon and energy reserves, and accumulated by microbial cell in the form of intracellular granules, which may represent up to 80 % of the dry cell. The most studied polymer of this class is the polyhydroxybutyrate (P(3HB)) a biodegradable polymer that has similar features to the plastics from petroleum. This study aimed to develop for growth of bacteria Cupriavidus necator for the production of poly (3-hydroxybutyrate) using medium supplemented with cassava bagasse, whey and soybean oil. The first crops were carried out using a 2³ factorial design, to obtain the best condition at this stage of growth with the supplements tested. Other experiments used medium limited in nitrogen and higher amounts of supplements. The results obtained from the experimental design showed that the highest biomass production during growth was obtained in experiments which showed through the three supplements in their central levels, followed by testing supplements containing cheese whey and soybean oil combined or the presence of only one of these two components. Four experiments with increasing concentrations of supplement showed that waste and cheese whey hydrolyzed starch presented as good culture media for growth of C. necator, and the increased production of cell biomass (5,8 g.L-1) at the time of the nutrient nitrogen limitation occurred in the culture containing 100 % hydrolyzed starch conversion factor and the best substrate was obtained in cells in medium containing the highest amount supplement cheese whey (50 %). / A diversidade de utilização de materiais poliméricos acarreta preocupação devido a utilização de fonte não renovável para a sua produção, bem como os problemas ambientais causados pelo acúmulo do volume de lixo sólido gerado. Procurando minimizar este problema buscaram-se alternativas de produtos semelhantes aos plásticos de origem petroquímica, uma delas é o polímero biodegradável. Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres sintetizados por micro-organismos como substâncias naturais de reserva de carbono e energia, sendo acumulados pela célula microbiana na forma de grânulos intracelulares, podendo representar até 80% da massa seca celular. O polímero mais estudado desta classe é o polihidroxibutirato (P(3HB)) um polímero biodegradável que possui características semelhantes às dos plásticos provenientes de petróleo. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver estratégias de crescimento da bactéria Cupriavidus necator para produção de poli (3-hidroxibutirato), utilizando meio suplementado com bagaço de mandioca, soro de queijo e óleo de soja. Os primeiros cultivos foram realizados seguindo um planejamento experimental 2³, visando obter nesta etapa a melhor condição de crescimento com os suplementos testados. Os demais experimentos utilizaram meio limitado em nitrogênio e maior quantidade de suplementos. Os resultados obtidos através do planejamento experimental mostraram que as maiores produções de biomassa na fase de crescimento foram obtidas nos experimentos cujo meio apresentava os três suplementos em seus níveis centrais, seguido pelos ensaios que continham os suplementos soro de queijo e óleo de soja combinados ou somente a presença de um destes dois componentes. Quatro experimentos com aumento nas concentrações de suplemento mostraram que os resíduos soro de queijo e hidrolisado amiláceo apresentaram-se como bons meios de cultivo para o crescimento de C. necator, sendo que a maior produção de biomassa celular (5,8 g.L-1) no momento da limitação do nutriente nitrogênio ocorreu no cultivo contendo 100 % de hidrolisado amiláceo e o melhor fator de conversão de substrato em células foi obtido no meio contendo maior quantidade do suplemento soro de queijo (50 %).

O sistema de mobilização intracelular de poli-3-hidroxibutirato (P3HB) em Burkholderia sacchari foi analisado. A busca em genomas de Burkholderia spp. identificou duas oligômero hidrolases (PhaY1 e PhaY2) e pelo menos três P3HB despolimerases intracelulares (PhaZa1, PhaZa2 e PhaZd1). Mutantes de B. sacchari afetados na mobilização de P3HB e complementados com genes de Ralstonia eutropha apresentaram um aumento expressivo nas taxas de mobilização de P3HB, especialmente quando o gene phaZa1 foi superexpresso. A superexpressão dos genes phaZa2 ou phaZa3 também conduziu a aumentos nas taxas de mobilização embora em um grau menor que os valores obtidos com phaZa1. Dois mutantes afetados na mobilização de P3HB foram obtidos utilizando o transposon mini-Tn5 (NAM03 e NAM04). NAM03 apresentou interrupção em gene que codifica uma P3HB despolimerase intracelular (PhaZa1). NAM04 apresentou interrupção em gene anotado como serino peptidase LonA. Este pode representar um ativador da mobilização ou uma nova P3HB despolimerase intracelular. / The intracellular poly-3-hydroxybutyrate (P3HB) mobilization system in Burkholderia sacchari was analyzed. A search in Burkholderia spp. genomes identified two oligomer hydrolases (PhaY1 and PhaY2) and at least three intracellular P3HB depolymerase (PhaZa1, PhaZa2 e PhaZd1). B. sacchari mutants affected on P3HB mobilization and complemented by Ralstonia eutropha genes showed an expressive increase on P3HB mobilization rates, especially when phaZa1 was overexpressed. The overexpression of phaZa2 or phaZa3 also increased the mobilization rates though to a lesser extent than phaZa1. Two mutants affected on P3HB mobilization were obtained using the transposon mini-Tn5 (NAM03 and NAM04) .NAM03 was disrupted in a gene encoding an intracellular P3HB depolymerase (PhaZa1). NAM04 was disrupted in a gene annotated as a serine peptidase LonA. This could be a mobilization activator or a new intracellular P3HB depolymerase.

O objetivo deste trabalho foi o estudo das propriedades mecânicas e térmicas do PHB e de compósitos de PHB/pó de madeira processados, reprocessados e irradiados. Foram preparados compósitos com PHB e pó de madeira com concentrações de PHB/pó de madeira de 90/10, 80/20 e 70/30 (m/m). Foram realizados ensaios de propriedades mecânicas, HDT, ponto de amolecimento Vicat, TGA e DSC. A incorporação do pó de madeira aumentou o grau de cristalinidade e a temperatura de cristalização do polímero, e nos compósitos PHB/pó de madeira 80/20 e 70/30 a rigidez do material aumentou em relação ao polímero puro. O compósito PHB/pó de madeira 70/30 apresentou os melhores resultados em termos econômicos, de processamento e de estabilidade em relação ao reprocessamento. A irradiação após o processamento, em dose de 30 kGy, provocou aumento da rigidez do PHB puro e dos compósitos PHB/pó de madeira 90/10 e 80/20, embora as outras propriedades tenham decrescido. O compósito PHB/pó de madeira 70/30 apresentou queda de todas as propriedades com a irradiação. / The purpose of this work was the study of the mechanical and thermal properties of processed, reprocessed and irradiated PHB, as well as PHB/wood flour composites. PHB/wood flour composites were prepared with PHB/wood relation of 90/10, 80/20 e 70/30 (w/w). Mechanical properties, HDT, Vicat melting point and thermo analyses (TGA and DSC) tests were carried out. The introduction of the wood flour increased both polymer crystallinity and crystallization temperature. The material stiffness increased in PHB/wood flour composites (80/20 and 70/30) resulting in higher values in some properties when compared with pure PHB. The PHB/wood flour composite 70/30 showed the best results in terms of economy, processing and stability during reprocessing. The irradiation after processing in 30kGy doses led to a stiffness increasing of pure PHB and PHB/wood flour composites (90/10 and 80/20) while other properties have decreased. The PHB/wood flour 70/30 showed decreasing in all properties after irradiation.

Tesis por compendio / "Desarrollo y optimización de formulaciones industriales basadas en poli(3-hidroxibutirato) (PHB) mediante sistemas de mezclado y plastificación" El principal objetivo de la presente tesis ha sido el desarrollo y caracterización de diferentes formulaciones a partir de poli(3-hidroxibutirato) (PHB) con el fin de mejorar sus propiedades. El PHB es un polímero sintetizado mediante fermentación bacteriana por diferentes tipos de bacterias, que se caracteriza por ser biodegradable, biocompatible y por presentar unas propiedades mecánicas que lo hacen un polímero interesante como sustituto de los polímeros de uso común obtenidos a partir del petróleo. Sin embargo, a día de hoy, el PHB presenta una serie de inconvenientes que hacen que no sea competitivo con los polímeros de uso común y, por tanto, dificultan su introducción a nivel industrial. Entre dichos inconvenientes se encuentra su elevado coste, su elevada fragilidad debida a su alta cristalinidad y su estrecha ventana de procesado, ya que su degradación térmica se inicia a temperaturas cercanas a la de su fusión. Por ello, en la presente tesis se han llevado a cabo diferentes tecnologías de modificación del PHB, todas ellas encaminadas a reducir sus inconvenientes con el objetivo de mejorar su funcionalidad y ampliar su uso a nivel industrial. Una de dichas estrategias de mejora ha consistido en la plastificación del polímero biodegradable mediante el empleo de plastificantes derivados de aceites vegetales, como son el aceite de linaza epoxidado (ELO), el aceite de soja epoxidado (ESBO), el aceite de linaza maleinizado (MLO) y los ésteres de ácidos grasos epoxidados (EFAE). La segunda de las estrategias empleadas ha sido el desarrollo de formulaciones mediante la mezcla física o "blending" del PHB con otro polímero biodegradable como es la poli(e-caprolactona) (PCL), así como la mejora de la miscibilidad entre ambos polímeros mediante el empleo de un agente compatibilizante, el peróxido de dicumilo (DCP). La última de las estrategias seguidas ha consistido en la incorporación de pequeñas cantidades de nanocargas en la mezcla de PHB/PCL sin compatibilizar y compatibilizada con DCP. Concretamente, se ha estudiado el efecto de la incorporación de nanotubos de haloisita sin tratar y tratados superficialmente con silano (3-glicidoxipropiltrimetoxisilano) y con ácido cafeico en la mezcla de PHB/PCL compatibilizada con DCP. Además, también se ha analizado el efecto de diferentes cantidades de nanocristales de celulosa obtenidos y optimizados a partir de un residuo forestal, como son las piñas de los pinos, en la mezcla de PHB/PCL sin compatibilizar. De forma general, la presente tesis muestra diferentes alternativas para la mejora de las propiedades del PHB. Estas alternativas permiten obtener formulaciones más económicas y con propiedades mejoradas, aumentando así su competitividad a nivel industrial. Además, dichas modificaciones amplían el rango de aplicaciones del polímero biodegradable en sectores como el del envase y el embalaje o el sector médico. / "Development and optimization of industrial formulations based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) by blending and plasticization" The main aim of the present doctoral thesis is the development and characterization of several formulations from poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) with the main purpose of improving its properties. PHB is synthesized from bacterial fermentation by several bacteria. It is characterized by being biodegradable, biocompatible and it also shows interesting mechanical properties that make it an interesting alternative to commodity plastics derived from petroleum. Nevertheless, up today, PHB still shows some drawbacks that are responsible for its low competitiveness versus commodity plastics thus restricting its industrial applications. Among these drawbacks, it is worthy to note its high cost, its high brittleness due to high crystallinity and its extremely narrow processing window. In fact, thermal degradation starts at a temperature near the end of the melt process. For these reasons, several technologies to modify PHB have been addressed in this doctoral thesis, with the main aim of overcoming the above-mentioned drawbacks and, hence, improve its functionality and potential industrial applications. The first strategy has consisted on plasticization of the biodegradable polymer by using several vegetable oil-derived plasticizers such as epoxidized linseed oil (ELO), epoxidized soybean oil (ESBO), maleinized linseed oil (MLO) and epoxidized fatty acid esters (EFAE). The second strategy has been the development of industrial formulations by physical blending PHB with other biodegradable polymer, i.e., poly(e-caprolactone) (PCL), as well as the improvement of the miscibility between these two polymers by reactive extrusion with dicumyl peroxide (DCP) which produces compatibilization. The last strategy has consisted on the addition of small amounts of nanofillers into the PHB/PCL blend both non-compatibilized and compatibilized with DCP. In particular, the effect of the addition of halloysite nanotubes (HNTs), without treatment and with a silane (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) and caffeic acid surface treatment, to the PHB/PCL blend compatibilized with DCP has been studied. In addition, the effect of different cellulose nanocrystals (CNCs) obtained and optimized from forestry wastes, i.e., pine cones, on the PHB/PCL blend has been studied. As a general conclusion, this doctoral thesis shows different approaches to improve the overall properties of PHB. These approaches allow to obtain cost-effective formulations with improved properties, thus increasing their competitiveness at industrial scale. These formulations broadens the potential use of PHB in sectors such as packing or medical. / "Desenvolupament i optimització de formulacions industrials derivades de poli(3-hidroxibutirat) (PHB) mitjançant sistemes de mescla i plastificació" El principal objectiu de la present tesi ha sigut el desenvolupament i caracterització de diferents formulacions a partir de poli(3-hidroxibutirat) (PHB) amb la finalitat de millorar les seues propietats. El PHB és un polímer sintetitzat mitjançant fermentació bacteriana per diferents bacteris, que es caracteritza per ser biodegradable, biocompatible i per presentar unes propietats mecàniques que el fan molt atractiu com a substitut dels anomenats "plàstics d'ús comú" obtinguts del petroli. Malgrat això, a dia de hui, el PHB presenta una sèrie d'inconvenients que fan que no siga competitiu amb aquests "plàstics d'ús comú" i, per tant, dificulten la seua introducció a nivell industrial. Entre aquests inconvenients destaca el seu elevat cost, la seua elevada fragilitat deguda a una elevada cristal·linitat i una estreta finestra de processat, ja que la seua degradació tèrmica comença a temperatures molt properes a la de fusió. És per això, que en aquesta tesi s'han dut a terme diferents tecnologies de modificació de PHB, totes elles encaminades a reduir els seus inconvenients amb l'objectiu de millorar la seua funcionalitat i ampliar el seu ús a nivell industrial. Una de les esmentades estratègies de millora ha consistit en la plastificació del polímer biodegradable mitjançant la utilització de plastificants derivats d'olis vegetals, com són l'oli de lli epoxidat (ELO), l'oli de soja epoxidat (ESBO), l'oli de lli maleinitzat (MLO) i els ésters d'àcids grassos epoxidats (EFAE). La segona de les estratègies empleades ha sigut el desenvolupament de formulacions mitjançant la mescla física o "blending" del PHB amb altre polímer biodegradable com és la poli(e-caprolactona) (PCL), així com la millora de la miscibilitat entre ambdós polímers mitjançant la utilització d'un agent compatibilitzant, el peròxid de dicumil (DCP). L'última de les estratègies seguides ha consistit en la incorporació de petites quantitats de nanocàrregues en la mescla de PHB/PCL sense compatibilitzar i compatibilitzada amb DCP. En particular, s'ha estudiat l'efecte de la incorporació de nanotubs d'hal·loysita sense tractar i tractats superficialment amb un silà (3-glicidoxipropiltrimetoxisilà) i amb àcid cafeic a la mescla de PHB/PCL compatibilitzada amb DCP. A més a més, també s'ha considerat l'efecte de diferents quantitats de nanocristalls de cel·lulosa obtinguts i optimitzats a partir d'un residu forestal, com ara les pinyes dels pins, en la mescla de PHB/PCL sense compatibilitzar. De forma general, la present tesi mostra diferents alternatives per a la millora de les propietats del PHB. Aquestes alternatives permeten obtenir formulacions més econòmiques i amb propietats millorades, augmentant així la seua competitivitat a nivell industrial. A més a més, les esmentades modificacions amplien el rang d'aplicacions del polímer biodegradable en sectors com ara l'envàs i embalatge o bé, el sector mèdic. / García García, D. (2018). Desarrollo y optimización de formulaciones industriales basadas en poli(3-hidroxibutirato) (PHB) mediante sistemas de mezclado y plastificación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/105868 / Compendio

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:13:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernanda Malaquias Barbosa.pdf: 3020021 bytes, checksum: d88917643a806ad362e493cbc6e1776b (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / Manidipine is a third-generation calcium channel blocking effective in the treatment of hypertension, which its use has been related to further metabolic effects of potential clinical interest. However, its high lipophilicity results in undesirable physicochemical and biopharmaceutical properties. Thus, a pharmaceutical improvement is necessary to achieve a remarkable advance in its absorption and bioavailability. In that sense, the aim of this paper was to microencapsulate the manidipine in order to avoid its spontaneous compartmentalization in adipocytes and make its intestinal transit longer, with appropriate release rates and duration to generate the desired antihypertensive effect. Poly(ε-caprolactone) (PCL) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) microparticles containing manidipine were successfully prepared by simple emulsion/solvent evaporation method. Considering the lack of validated methods for drug quantification in these microparticles, an analytical method by high efficiency liquid chromatography with spectrometric detection in the ultraviolet region was previously developed and validated. This method proved to be selective, linear (r = 0.9992), precise (RSD < 2.08 %) and accurate (recovery capacity between 95.02 and 100.41%) in the range from 10 to 50 μg.mL-1. The chromatography was robust when underwent slight variations in the mobile phase composition and column temperature. All four formulations showed loading efficiency rates greater than 80% and average particle sizes less than 8 μm. Microparticulate systems showed a spherical shape with smooth and porous surface for PCL and PHBV formulations, respectively. According to Fourier-transformed infrared analysis, initial components were not chemically modified during microencapsulation process, whereas X-ray diffraction patterns and differential scanning calorimetry analysis demonstrated that this process led to drug amorphization. In vitro dissolution profile showed that all microparticles prepared were able to sustain manidipine release, especially which one prepared from PCL, that contained 5% of the drug loaded (PCL-M5). Animal studies demonstrated that PCL-M5 formulation was able to hold the mean arterial pressure variation after phenylephrine administration up to 24 hours. These data demonstrate the sustained antihypertensive effect of the proposed microparticles. Results provided an experimental basis for using PCL-M5 formulation as an oral manidipine carrier. / A manidipina é um bloqueador de canal de cálcio de terceira geração, eficaz no tratamento da hipertensão arterial. Seu uso está relacionado a efeitos metabólicos adicionais de potencial interesse clínico. Entretanto, sua extrema lipofilicidade resulta em propriedades físico-químicas e farmacocinéticas indesejáveis. Assim, torna-se necessário um aprimoramento farmacotécnico para alcançar um avanço expressivo na absorção e na biodisponibilidade desse fármaco. Com esse propósito, o objetivo deste trabalho foi microencapsular a manidipina a fim de evitar sua compartimentalização espontânea nos adipócitos e prolongar seu tempo de trânsito intestinal, com taxas de liberação e duração adequadas para gerar o efeito anti-hipertensivo desejado. Micropartículas de poli(ε-caprolactona) (PCL) e poli(3-hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) contendo manidipina foram preparadas com êxito pelo método de emulsão simples/evaporação do solvente orgânico. Diante da ausência de métodos validados para quantificação do fármaco encapsulado nestas micropartículas, um método para o doseamento por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção espectrométrica na região do ultravioleta foi previamente desenvolvido e validado. Esse método mostrou-se seletivo, linear (r = 0,9992), preciso (DPR < 2,08 %) e exato (capacidade de recuperação entre 95,02 e 100,41%) no intervalo de 10 a 50 μg.mL-1. Além disso, a cromatografia foi robusta quando submetida a pequenas variações na composição da fase móvel e temperatura da coluna. As quatro formulações apresentaram eficiências de encapsulação superiores a 80% e tamanhos médios de partícula inferiores a 8 μm. Os sistemas microparticulados apresentaram uma forma esférica com superfície lisa e porosa para as formulações de PCL e PHBV, respectivamente. De acordo com as análises por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, os componentes iniciais não foram quimicamente alterados durante o processo de microencapsulação, ao passo que as análises de difratometria de raios-X e de calorimetria exploratória diferencial demonstraram que esse processo levou a amorfização do fármaco. Os perfis de dissolução in vitro confirmaram a capacidade que as micropartículas apresentam de prolongar a liberação da manidipina, especialmente àquelas preparadas a partir da PCL, que continham 5% de fármaco encapsulado (PCL-M5). Os estudos em animais mostraram que a formulação PCL-M5 foi capaz de minimizar a variação da pressão arterial média, frente à administração de fenilefrina, por até 24 horas. Este dado confirma o efeito anti-hipertensivo prolongado da micropartícula proposta. Os resultados forneceram um embasamento experimental que viabiliza o uso da formulação PCL-M5 como um carreador oral da manidipina.