O consumo abusivo de embalagens plásticas tem causado diversos problemas ambientais, visto que as mesmas são produzidas a partir de fontes não renováveis de energia e são resistentes à degradação. Neste contexto, o desenvolvimento de filmes biodegradáveis ativos para aplicação em alimentos é de grande importância pois, além de serem produzidos a partir fontes renováveis e mais sustentáveis, os mesmos podem interagir com o produto embalado e proporcionar benefícios extras em relação aos filmes convencionais. Este trabalho utilizou o bagaço de uva proveniente do processo de vinificação como fonte de antocianinas para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis com propriedades antioxidantes. A microencapsulação das antocianinas, realizada com a finalidade de aumentar sua estabilidade, utilizou maltodextrina e goma arábica como agentes encapsulantes. Diferentes formulações de filmes biodegradáveis foram desenvolvidas com as microcápsulas produzidas. Goma arábica, maltodextrina e a combinação das mesmas foram eficientes no processo de microencapsulação (>90% de retenção de antocianinas). Apesar de apresentarem o mesmo teor de antocianinas - quantificadas via cromatografia líquida de alta eficiência - a atividade antioxidante das microcápsulas de goma arábica foi maior. A diferença entre a atividade antioxidante das cápsulas foi atribuída às diferentes solubilidades destas em água, onde maiores solubilidades poderiam liberar mais facilmente as antocianinas encapsuladas. O filme desenvolvido a partir de antocianinas encapsuladas com maltodextrina apresentou melhores propriedades mecânicas e ofereceu maior proteção ao óleo de girassol frente às reações de oxidação, e portanto foi utilizado na produção de sachês de azeite de oliva extra-virgem. O filme desenvolvido apresentou biodegradabilidade comprovada e propiciou maior estabilidade oxidativa ao azeite de oliva nele embalado quando comparado a um azeite embalado em polipropileno comercial. Os resultados obtidos neste trabalho comprovam a potencialidade da utilização de maltodextrina como encapsulante de antocianinas e como ingrediente na produção de filmes biodegradáveis, aplicados principalmente em produtos gordurosos. / The abuse of plastic packaging has caused various environmental problems, since they are produced from non-renewable sources of energy and are resistant to degradation. In this context, the development of active biodegradable films for application in foods is of great importance, since they are produced from renewable and sustainable sources, besides they may interact with the packaged product and provide additional benefits over conventional films. This study used the wine grape pomace as a source of anthocyanins for the development of biodegradable films with antioxidant properties. Microencapsulation of anthocyanins, which was carried out with the purpose of increasing its stability, used maltodextrin and gum arabic as wall materials. Different formulations of biodegradable films were developed with the obtained microcapsules. Gum arabic, maltodextrin and their combination were effective in the microencapsulation process (> 90% retention of anthocyanins). Despite being provided with the same anthocyanins content - quantified by highperformance liquid chromatography - the antioxidant activity of gum arabic microcapsules was greater. The difference between the antioxidant activity of the capsules was attributed to their different solubility in water, so that capsules with higher solubility could release more easily the encapsulated anthocyanins. The film containing anthocyanins encapsulated with maltodextrin showed better mechanical properties and offered greater protection to sunflower oil against oxidation reactions, and so was used in the production of extra-virgin olive oil pouches. The developed film, which was proven to be biodegradable, increased the oxidative stability of the olive oil when compared to olive oil packaged in a commercial polypropylene. The results of this study demonstrate the potential usage of maltodextrin as wall material on encapsulation of anthocyanins and as an ingredient in the production of biodegradable films, mainly applied in fatty products.

Espumas de assentos personalizados para cadeiras de rodas se adaptam a anatomia do usuário, no entanto, ao passo que melhoram o posicionamento, podem influenciar negativamente no conforto térmico por aumentar a superfície de contato. O conforto térmico pode ser melhorado com materiais de mudança de fase (PCM), que devem ser aplicados protegidos por um invólucro para impedir seu escape na fase líquida. O invólucro mais comum são as microcápsulas. Assim, o objetivo dessa pesquisa é obter, aplicar e caracterizar microcápsulas com núcleo de material de mudança de fase, mais especificamente o eicosano, em espumas de PU flexível após sua expansão e tecido que recobre o assento, ampliando o efeito termorregulador desse material, reduzindo o tempo de aplicação e desperdício das microcápsulas. Essa é uma pesquisa de natureza aplicada, com técnica de pesquisa de documentação direta através de pesquisa em laboratório, objetivo descritivo e explicativo, com procedimento técnico experimental e abordagem quantitativa. Foram obtidas microcápsulas de eicosano com a variação de diferentes parâmetros e caracterizadas através de MEV, FTIR, granulometria, TGA e DSC. As microcápsulas foram inseridas em amostras de espuma com duas técnicas diferentes (filtração e aerografia) e essas amostras foram analisadas com um termógrafo para verificação do efeito termorregulador gerado. Pode-se concluir que a aerografia proporciona melhor aproveitamento de tempo e de material, ampliando os efeitos térmicos gerados na espuma flexível de PU. Também, o efeito térmico depende não apenas do tipo de microcápsula, mas da quantidade aplicada e sua distribuição pelo material. / Wheelchair custom seats foams can be adapt to the user’s anatomy nonetheless, although it can improve positioning, it influences negatively in thermal comfort as it increases the contact surface. Thermal comfort can be improved with phase change materials (PCM) that must be applied in a casing to prevent its escape in the liquid phase. The most common casing is the microcapsules. The main objective of this research is to obtain, apply and characterize PCM microcapsules, more specifically eicosane, into flexible PU foams after expansion and fabric that recovers the seat, enlarging the thermoregulatory effect of this material, reducing application time and microcapsule waste. It is a study of applied nature, research technique of direct documentation through laboratory investigation, descriptive and explanatory objective, and experimental technical procedure generating quantifiable data. Eicosane microcapsules were obtained varying different parameters and characterizes through SEM, FTIR, granulometry, TGA and DSC. The microcapsules were inserted into foam samples with two different techniques (filtration and aerography). These samples were analyzed through a thermographer to verify its thermoregulatory effect. It can be concluded that aerography has better use of time and material, improving the overall thermal effect in PU foam. Additionally, the thermal effect depends not only in the type of microcapsule, but also in quantity applied and distribution through out the material.

A pesquisa na área de microencapsulação tem enorme potencial para proporcionar aos produtos características únicas que resultam em produtos de qualidade superior, nesse ponto de vista, incorporar a aplicação de microcápsulas em tecido se torna uma alternativa a ser utilizada pelo designer, desenvolvendo assim produtos inovadores que agregam características únicas e qualidade superior aos produtos. Portanto, este trabalho desenvolve um estudo de métodos de aplicação de microcápsulas: cerâmicas e poliméricas, com material ativo, aromático e luminescente em suportes têxteis, utilizando-se das técnicas de serigrafia e impregnação, que confiram durabilidade aliada a um bom acabamento para o emprego no design de produtos, pois estes são alguns dos desafios encontrados quando se trata de aplicar microcápsulas. Foi utilizada a técnica da documentação indireta usando a fundamentação teórica como ferramenta. Os procedimentos experimentais consistiram em aplicação de microcápsulas em suportes têxteis com diferentes métodos. Foram utilizados dois tipos de microcápsulas, de casca cerâmica e polimérica, produzidas no Laboratório de Design e Seleção de Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, e microcápsulas industriais, para avaliar aspectos como eficiência da aplicação, acabamento e durabilidade. Os métodos de aplicação selecionados foram serigrafia e impregnação, o teste de durabilidade foi feito baseado na norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR ISO 105-C06:2010, que se propõe a testar a resistência da cor em suportes têxteis. Como resultado geral das aplicações e testes de durabilidade, pode-se concluir que os resultados mais satisfatórios, que combinam método de aplicação, microcápsulas, suporte e substâncias combinadas (vernizes e resinas) e ainda se mostraram resistentes a 30 lavagens foram: serigrafia, microcápsulas de casca cerâmica de frutas vermelhas, combinadas com verniz serigráfico à base d´água, em tecido algodão; serigrafia, microcápsulas de casca cerâmica de frutas vermelhas, combinadas com verniz solvente, tanto em tecido algodão como em poliéster; serigrafia, microcápsulas poliméricas de frutas vermelhas combinadas com verniz à base d´água impressas em tecido algodão e poliéster; serigrafia, verniz industrial fosfocrômico, essa combinação tanto em poliéster quanto em algodão, apresentou boa resposta à luz UV; impregnação em meio aquoso durante 4 h, microcápsulas de casca cerâmica de frutas vermelhas, com adição de resina em algodão; impregnação em meio aquoso durante 1 h, microcápsulas de casca polimérica de erva-doce, com a adição de resina acrílica em algodão e poliéster. / The research in the field of microencapsulation has enormous potential to provide unique characteristics to products, resulting in superior products, in that point view, incorporate the application of microcapsules in fabric becomes an alternative to be used by the designer, developing this way innovative products that add unique features and superior quality to products. Therefore, this study develop a study of methods of application of microcapsules: ceramic and polymeric with active material, aromatic and luminescent in textile supports, using the techniques of silkscreen and impregnation, conferring durability combined to with a good finish for employment in the design of products, because these are some of the challenges encountered when it comes to applying microcapsules. We used the technique of indirect documentation using the theoretical framework as a tool. The experimental procedure consisted in applying to microcapsules in textile supports with different methods. We used two types of microcapsules, ceramic and polymeric shell, produced at the Laboratório de Design e Seleção de Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, and industrial microcapsules, to assess aspects such as application efficiency, workmanship and durability. The application methods that were selected was silkscreen and impregnation, the durability test was done based on the standard of the Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR ISO 105-C06: 2010, which proposes to test the strength of color in textile products. As a general result of the applications and durability tests, it can be concluded that more satisfactory results, that combine method of application, microcapsules, supports and substances combined (varnishes and resins) and also was resistant to 30 washings were: silkscreen, ceramic shell microcapsules of the red fruit, combined with varnish water-based in cotton fabric; silkscreen, ceramic shell microcapsules of the red fruit, combined with varnish solvent, on cotton fabric and polyester; silkscreen, polymeric shell microcapsules of the red fruit, combined with varnish water-based printed on cotton and polyester fabric; silkscreen printing, varnish industrial fosfocrômico, this combination both polyester and cotton, had a good response to UV light; impregnation for 4 hours, ceramic shell microcapsules, with the addition of resin on cotton; and impregnation for 1 hour, polymeric shell microcapsule, with the addition of acrylic resin at polyester and cotton.

Esse trabalho discute a viabilidade de utilização de impressoras domésticas a jato de tinta líquida por sistema termoelétrico para a inserção de microcápsulas em papel. O procedimento experimental, em etapas, consistiu inicialmente da desmontagem do cartucho termoelétrico e da análise por microscopia óptica e estéreo microscopia. A síntese das microcápsulas poliméricas e cerâmicas ocorreu via polimerização por miniemulsão e sol-gel, respectivamente. A caracterização das partículas foi realizada via microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia por energia dispersiva - EDS, granulometria e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier - FT-IR. As microcápsulas misturadas em tinta, água deionizada e etanol 99,8% através de agitador magnético e sonda ultrassônica foram analisadas por MEV. As tintas puras e as diferentes misturas, com quantidades específicas de tinta e cápsulas, foram submetidas a testes de densidade relativa, viscosidade, granulometria e FT-IR. Já a caracterização dos papéis deu-se por MEV e EDS. Finalizando o procedimento, a impressão da tinta contendo microcápsulas foi avaliada por MEV e FT-IR. Os resultados demonstraram que as dimensões das partículas estão diretamente relacionadas com o desempenho da impressão. O uso de partículas menores, com tamanho médio de 250 nm, mostrou-se eficiente, posto que a dimensão dos pigmentos em tintas a jato está entre 100 e 200 nm e os orifícios no cabeçote dos cartuchos termoelétricos testados possuem aproximadamente 13,5 μm. Dessa forma, o design de produto pode se beneficiar da aplicação de microcápsulas, com dimensões controladas, pelo processo de impressão termoelétrico em materiais fibrosos, porosos ou ocos. / This research discusses the use viability of domestic inkjet liquid printers for thermoelectric system to insert microcapsules in paper. The experimental procedure, in stages, consisted firstly at the disassembly of the thermoelectric cartridge and analysis by optical and stereo microscopy. The polymeric and ceramic microcapsules synthesis occurred by miniemulsion polymerization and sol-gel reaction, respectively. The characterization of the particles was performed by scanning electron microscopy - SEM, energy dispersive system - EDS, granulometry and Fourier transform infrared spectroscopy - FT-IR. The microcapsules blended into paint, deionized water and 99.8% ethanol by ultrasonic probe and magnetic stirrer were analyzed by SEM. The pure inks and the different mixtures with specific amounts of ink and capsules were subjected to relative density, viscosity, granulometry and FT-IR tests. Concomitant, the characterization of the papers was performed by SEM and EDS. As a last stage of the experimental procedure, the impression with ink containing microcapsules was assessed by SEM and FT-IR. The results showed that the particle sizes are directly related to the printing performance. The use of smaller particles with an average size of 250 nm was efficient, since the size of the pigments in ink-jet is between 100 and 200 nm and the holes in the head of the thermoelectric cartridges. The holes are 13.5 μm. Therefore, the product design can take advantage of the application of microcapsules, with controlled dimensions, by thermoelectric printing process, in fibrous, porous or hollow materials.

Orientador: Adriana Zerlotti Mercadante / Texto em português e Inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T20:11:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Eliseu_D.pdf: 6784010 bytes, checksum: 5c87585adb4a85d2dd85217c8fee7430 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foi avaliada a capacidade antioxidante de carotenoides em sistema homogêneo e em lipossomas, de carotenoides microencapsulados e de extratos de maná-cubiu (Solanum sessiflorum) frente às espécies reativas de oxigênio (ROS) e espécies reativas de nitrogênio (RNS) de importância biológica. Devido à insolubilidade de carotenoides em solução tampão, utilizada como meio de reação no conhecido método oxygen radical absorbance capacity (ORAC), foi desenvolvido também um novo método para determinar a capacidade de carotenoides de desativarem o radical peroxila (ROO). Em geral, as microcápsulas de goma arábica e de maltodextrina (20 DE) contendo compostos antioxidantes (trolox, -tocoferol, ß-caroteno, apo-8¿-carotenal e apo-12¿-carotenal) foram capazes de desativar as ROS e RNS, sendo a eficiência de desativação influenciada pelo material de parede, pela espécie reativa (ROO, peróxido de hidrogênio (H2O2), radical hidroxila (HO), ácido hipocloroso (HOCl) e ânion peroxinitrito (ONOO-) e pela estrutura do composto antioxidante. Interessantemente, as microcápsulas vazias também foram capazes de desativar as ROS e RNS, sendo as de goma arábica mais eficazes que as de maltodextrina. A incorporação de apo-8¿-carotenal promoveu o maior aumento na capacidade das microcápsulas de desativarem ROS e RNS, variando de 50% a 132% e de 39% a 85% para goma arábica e maltodextrina, respectivamente. Este fato sugere que o apo-8¿-carotenal apresenta o melhor balanço entre a sua localização no interior das microcápsulas e a reatividade frente às espécies reativas. A localização também foi um fator importante na eficiência dos carotenoides desativarem ROS e RNS em lipossomas. Neste sistema, os carotenoides com grupos hidroxila foram geralmente mais potentes na desativação do ROO, HO e HOCl que carotenos, com destaque para a astaxantina, enquanto o ß-caroteno foi mais eficiente na desativação do ONOO-. Para o estudo dos carotenoides em sistema homogêneo foi desenvolvido e validado com sucesso um novo método para avaliação da capacidade de carotenoides de desativarem o ROO, o qual é baseado na perda de fluorescência da sonda ácido 4,4-difluoro-5-(4-fenil-1,3-butadienil)-4-bora-3a,4a-diazo-s-indaceno-3-undecanoico (C11-BODIPY581/591) devido à oxidação pelo ROO, que é gerado pela termodecomposição do azobisisobutironitrila (AIBN). A aplicação deste novo método permitiu o estudo da relação entre a estrutura química de diferentes carotenoides e a capacidade de desativar o ROO. Foi demonstrado que neste sistema os carotenoides são potentes desativadores desta espécie reativa, sendo a eficiência influenciada principalmente pela abertura do anel -ionona e pela extensão do cromóforo. O licopeno foi o mais potente desativador de ROO (8,67 0,74), porém não tão eficiente quanto os carotenoides do maná-cubiu (9,80 0,80). Os compostos bioativos de maná-cubiu foram determinados por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada aos detectores de arranjo de diodos e espectrômetro de massas (HPLC-DAD-MS/MS). Esta fruta apresentou -caroteno (7,15 g/g) e luteína (2,41 g/g) como carotenoides majoritários. Por fim, o extrato fenólico de maná-cubiu, contendo o ácido 5-cafeoilquínico (1298 g/g) como composto fenólico principal, apresentou grande eficiência em desativar o H2O2 (IC50 = 305 17 g/mL) e o HOCl (IC50 = 13 0,8 g/mL). Os resultados do presente estudo mostram que os carotenoides foram capazes de desativar todas as ROS e RNS de relevância biológica avaliadas neste trabalho, sendo a eficiência de desativação influenciada pela concentração e estrutura química do carotenoide, pelo nível de organização do sistema (homogêneo ou multifásico) e pelo tipo de espécie reativa / Abstract: In the present study, the antioxidant capacity of carotenoids in homogeneous system and in liposomes, of microencapsulated carotenoids and of extracts from mana-cubiu (Solanum sessiflorum) were evaluated against reactive oxygen (ROS) and reactive nitrogen (RNS) species of biological relevance. Due to the insolubility of carotenoids in aqueous buffers, which is used as reaction medium in the well known oxygen radical absorbance capacity method (ORAC), a novel method was also developed to determine the peroxyl radicals (ROO) scavenging capacity of carotenoids. In general, the gum arabic and maltodextrin (20 DE) microcapsules containing antioxidant compounds (trolox, -tocopherol, ß-carotene, apo-8¿-carotenal and apo-12¿-carotenal) were capable to scavenge ROS and RNS. The scavenging efficiency of the microcapsules was influenced by the wall material, the reactive species (ROO, hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical (HO), hypochlorous acid (HOCl) and peroxynitrite anion (ONOO-) and the structure of the antioxidant compound. Interestingly, the empty microcapsules were also able to scavenge the ROS and RNS, being the gum arabic microcapsules more efficient than the maltodextrin ones. The incorporation of apo-8¿-carotenal resulted in the largest increase in the microcapsules scavenging capacity, varying from 50% to 132% and from 39% to 85% in the gum Arabic and maltodextrin microcapsules, respectively. These findings suggest that the apo-8¿-carotenal presented the best balance between its location in the microcapsules interior and the reactivity against the reactive species. The location was also an important factor influencing the efficiency of carotenoids to scavenge ROS and RNS in liposomes. In this system, the carotenoids with hydroxyl groups were usually more potent ROO, HO and HOCl scavengers than the carotenes, especially astaxanthin, whilst ß-carotene was the most efficient ONOO- scavenger. To study the carotenoids in homogeneous system, a new ROO scavenging assay, based on the loss of fluorescence of the probe 4,4-difluoro-5-(4-phenyl-1,3-butadienyl)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-undecanoic acid (C11-BODIPY581/591) due to its oxidation induced by ROO generated by the thermo decomposition of azobisisobutyronitrile (AIBN), was successfully developed and validated. This new method allowed the establishment of the relationship between the structure of different carotenoids and their ROO scavenging capacity. In this system, carotenoids showed to be potent scavengers of this reactive species, and their scavenging capacity was influenced mainly by the opening of the -ionone ring and by the chromophore extension. Lycopene was the most potent ROO scavenger (8.67 0.74); however, it was not so efficient as the carotenoids from mana-cubiu (9.80 0.80). The bioactive compounds of mana-cubiu were determined by high performance liquid chromatography coupled to diode array and mass spectrometry detectors (HPLC-DAD-MS/MS). The major carotenoids of this fruit were -carotene (7.15 g/g) and lutein (2.41 g/g). Finally, the main phenolic compound found in the phenolic extract from mana-cubiu was 5-caffeoylquinic acid (1298 g/g), which showed to be a good H2O2 (IC50 = 305 17 g/mL) and HOCl (IC50 = 13 0.8 g/mL) scavenger. The results of this thesis showed that the carotenoids are able to scavenge all the evaluated ROS and RNS of biological relevance and that their efficiency depends on the carotenoid structure and concentration, level of organization of the reaction medium (homogeneous or multiphase) and type of reactive species / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutor em Ciência de Alimentos

Over the last decade, microfluidics has emerged as a distinct new field with promising applications for diverse research areas. The ability to precisely control fluids at the microscale allows the execution of a variety of programmable semi-automatic operations on the same device, effectively forming a lab-on-a-chip. In particular, droplet-based microfluidic systems – which reliably generate highly uniform microdroplets at a high throughput – enable the controlled compartmentalization of biological material and have the potential to influence mainstream biomedical research. In this thesis, a microfluidic platform is presented that allows the encapsulation of viable cells in agarose microcapsules for applications in cell–based therapy. As an improvement to pre-existing methods of cell encapsulation, the proposed system combines continuous high throughput cell-encapsulation with on-chip microcapsule gelation and purification.

Esse trabalho discute a viabilidade de utilização de impressoras domésticas a jato de tinta líquida por sistema termoelétrico para a inserção de microcápsulas em papel. O procedimento experimental, em etapas, consistiu inicialmente da desmontagem do cartucho termoelétrico e da análise por microscopia óptica e estéreo microscopia. A síntese das microcápsulas poliméricas e cerâmicas ocorreu via polimerização por miniemulsão e sol-gel, respectivamente. A caracterização das partículas foi realizada via microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia por energia dispersiva - EDS, granulometria e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier - FT-IR. As microcápsulas misturadas em tinta, água deionizada e etanol 99,8% através de agitador magnético e sonda ultrassônica foram analisadas por MEV. As tintas puras e as diferentes misturas, com quantidades específicas de tinta e cápsulas, foram submetidas a testes de densidade relativa, viscosidade, granulometria e FT-IR. Já a caracterização dos papéis deu-se por MEV e EDS. Finalizando o procedimento, a impressão da tinta contendo microcápsulas foi avaliada por MEV e FT-IR. Os resultados demonstraram que as dimensões das partículas estão diretamente relacionadas com o desempenho da impressão. O uso de partículas menores, com tamanho médio de 250 nm, mostrou-se eficiente, posto que a dimensão dos pigmentos em tintas a jato está entre 100 e 200 nm e os orifícios no cabeçote dos cartuchos termoelétricos testados possuem aproximadamente 13,5 μm. Dessa forma, o design de produto pode se beneficiar da aplicação de microcápsulas, com dimensões controladas, pelo processo de impressão termoelétrico em materiais fibrosos, porosos ou ocos. / This research discusses the use viability of domestic inkjet liquid printers for thermoelectric system to insert microcapsules in paper. The experimental procedure, in stages, consisted firstly at the disassembly of the thermoelectric cartridge and analysis by optical and stereo microscopy. The polymeric and ceramic microcapsules synthesis occurred by miniemulsion polymerization and sol-gel reaction, respectively. The characterization of the particles was performed by scanning electron microscopy - SEM, energy dispersive system - EDS, granulometry and Fourier transform infrared spectroscopy - FT-IR. The microcapsules blended into paint, deionized water and 99.8% ethanol by ultrasonic probe and magnetic stirrer were analyzed by SEM. The pure inks and the different mixtures with specific amounts of ink and capsules were subjected to relative density, viscosity, granulometry and FT-IR tests. Concomitant, the characterization of the papers was performed by SEM and EDS. As a last stage of the experimental procedure, the impression with ink containing microcapsules was assessed by SEM and FT-IR. The results showed that the particle sizes are directly related to the printing performance. The use of smaller particles with an average size of 250 nm was efficient, since the size of the pigments in ink-jet is between 100 and 200 nm and the holes in the head of the thermoelectric cartridges. The holes are 13.5 μm. Therefore, the product design can take advantage of the application of microcapsules, with controlled dimensions, by thermoelectric printing process, in fibrous, porous or hollow materials.

A esquistossomose é uma doença parasitária aguda e crônica causada por vermes sanguíneos (vermes nematoides) do gênero Schistosoma. O homem contrai a esquistossomose através da penetração ativa da cercaria na pele. A importância do tratamento desta enfermidade consiste não só no fato de curar a doença ou diminuir a carga parasitária dos pacientes, bem como impedir sua evolução para formas mais graves. Para o tratamento da esquistossomose o fármaco de escolha é o praziquantel; isso se deve ao seu amplo espectro, sua eficácia, segurança e a relação custo/tratamento. A única forma farmacêutica disponível no Brasil é o comprimido, na dose de 600 mg, a qual pode ser subdividida em quatro partes de 150 mg, a fim de facilitar o ajuste de dose. No entanto, no momento da subdivisão dos comprimidos ocorre o rompimento do revestimento. Este fato acaba levando a uma exposição do fármaco e, consequentemente, de seu sabor amargo. Esta característica dificulta a administração do medicamento, principalmente na população infantil, prejudicando o tratamento e o controle da doença. Uma alternativa para este problema é o desenvolvimento de sistemas poliméricos microparticulados que associados ao fármaco impediriam o contato direto com as papilas gustativas e assim promoveriam uma melhoria na palatabilidade. Para isso utilizou-se a técnica modificada de deposição interfacial do polímero pré-formado seguido de secagem por aspersão. Três matrizes poliméricas, com diferentes características de liberação foram utilizadas, Eudragit RL 100 – liberação tempo dependente e Eudragit E100 e L30D-55 – liberação pH dependente. Além disso, dois tipos de sistemas carreadores do fármaco foram preparados, microcápsulas e microesferas poliméricas. Estes sistemas obtidos foram avaliados e caracterizados a fim de eleger a melhor proposta de formulação visando o mascaramento do sabor do fármaco. De acordo com os resultados obtidos selecionou-se um sistema composto por microcápsulas formadas a partir do polímero L30D-55. A partir de então inseriu-se este sistema na forma farmacêutica pó para suspensão oral, onde diferentes propostas de formulações, contendo dois edulcorantes auxiliares, aspartame e sacarina, separadamente, e seus respectivos placebos foram avaliadas através de um método in vitro para a determinação do sabor, a língua eletrônica ou sensor gustativo. As diferentes formulações avaliadas apresentaram capacidade em mascarar o sabor desagradável do fármaco e, assim resultam em uma promissora alternativa para o aumento da adesão por parte dos pacientes à terapêutica, principalmente para crianças, em virtude da facilidade de administração, do ajuste da dose em função da massa corpórea e ao sabor muito mais agradável ao paladar infantil. / Schistosomiasis is a parasitic disease acute and chronic caused by blood worms (nematodes worms) of the genus Schistosoma. Man acquires schistosomiasis through the active penetration of the worms in skin. The importance of treatment of this disease is not only the fact of curing the disease or decreases the parasite load of patients, well as prevent progression to more severe forms. For the treatment of schistosomiasis praziquantel is the drug of choice, this is due to its wide spectrum, its efficacy, safety and the relation cost / treatment. The single dosage form available in Brazil is tablet at a dose of 600 mg, which can be subdivided into four parts of 150 mg to facilitate dose adjustment. However when the subdivision of the tablets occurs the disruption of the coating. This fact provides a drug exposure and consequently of its bitter taste. This characteristic complicates the administration of the drug mainly in children, affecting the treatment and control of disease. An alternative for this problem is the development of microparticulate polymeric systems which associated with the drug would prevent direct contact with the taste buds and thus promote an improvement in palatability. For this was used a modified technique interfacial deposition of preformed polymer followed by spray drying. Three polymer matrices with different release characteristics have been used, Eudragit RL 100 – time dependent release, and Eudragit E100 and L30D-55 – pH dependent release. Furthermore, two types of drug carrier systems have been prepared, polymeric microspheres and microcapsules. These systems obtained were evaluated and characterized in order to select the best proposal formulation aimed at masking the taste of the drug. According to the results we selected a system comprising microcapsules formed from L30D-55 polymer. From then was inserted into this system in the pharmaceutical form, powder for oral suspension, where different proposals formulations containing two auxiliary sweeteners, aspartame and saccharin, separately, and their respective placebos were evaluated in an in vitro method for determining the taste, the electronic tongue. The different formulations tested presented excellent ability to mask the unpleasant taste of the drug and thus present an excellent alternative for increasing adherence to therapy, especially for children, because of the ease of administration, according on dose adjustment of body mass and the much more palatable to children's taste.

[pt] Microcáspulas são comumente utilizadas como veículos para a entrega de ativos em locais de interesse. As cápsulas protegem seu conteúdo interno, e são capazes de liberá-los de forma controlada. Além de ser muito utilizada na indústria farmacêutica, alimentícia e cosmética, elas também são uma solução viável na medicina e na indústria de petróleo para se replicarem como células no corpo ou otimizar a recuperação de óleo, respectivamente. No entanto, a utilização de microcápsulas implica em usar uma casca que, devido a urgência pela sustentabilidade, precisa mais do que nunca ser uma substância biodegradável. Neste trabalho, apresentamos um método de liberação controlada de ativos protegidos pelo bio-polímero de goma de gelana utilizando o gatilho de temperatura como ativador da destruição da cápsula. O estudo mostra a diferença que as propriedades físicas das cápsulas causam no tempo de entrega do seu conteúdo interno e como a liberação se comporta com o aumento da taxa de calor envolvida no processo. O controle das propriedades foi realizado através da produção de microcápsulas por microfluídica ao qual os diâmetros variaram entre 190 e 510 micrômetros enquanto as espessuras variaram entre 4 a 50 micrômetros. O estudo mostra que, além do tamanho, o material da casca (gelana), influencia o comportamento de liberação, a partir de certo limite de relação de espessura-diâmetro. Além disso, outro ponto importante é como a natureza da gelana afeta essa liberação visto que os resultados mostram que, quando a gelana está em sua forma desacilada (low-acyl) ela é mais resistente à mudanças, porém quando sua forma natural acilada (high-acyl) é adicionada à cadeia polimérica da mistura, a composição torna-se mais sensível ao gatilho até um certo limite de razão espessura-diâmetro, alterando o comportamento da degradação e a entrega é atrasada. Os resultados indicam que uma das possibilidades de aplicação de microcápsulas de gelana é o processo de recuperação de óleo, pois sua casca é resistente e estável até altas temperaturas, dessa forma servem como agente trasportador até entrar em contato com o óleo à temperatura de poço, liberando seu conteúdo. / [en] Microcapsules are commonly used as vehicles for on-demand delivery of active contents. The capsule protects the internal content from interference of the external environment and deliver it in a controlled manner. In addition to being widely used in the pharmaceutical, food and cosmetic industries, microcapsules can be also a viable solution in medicine and in the petroleum industry to replicate themselves as cells in the body or optimize oil recovery, respectively. However, the use of a microcapsule implies the use of a shell that, due to the urge for sustainability, needs more than ever to be a biodegradable substance.. In this work, we present a method of controlled release of actives protected by a biodegradable gellan-based microcapsule using temperature as the trigger for its destruction. The study shows the effect of physical properties of the capsules in the delivery time of their internal content and how the release behaves with the increase of the heat rate involved in the process. Microcapsules were produced with flow-focusing microfluidic devices with diameters variying between 190 and 510 micrometers while the shell thicknesses varied between 4 and 50 micrometers. The study shows that, in addition to the size, the shell material influences the release behavior. In addition, another important point is how the gellan gum nature affects the thermal trigger event, since the results show that when gellan is in its deacylated form (low-acyl) it is more resistant to changes, but when its natural form (high-acyl) is added to the chain, it becomes more sensitive to the trigger mechanism until a thickness-diameter ratio threshold, where the degradation behavior changes and the delivery is delayed. The results of this work indicate that one of the possibilities for the application of gellan microcapsules is in the oil recovery process, since its shell is resistant and stable until reaching high temperatures, thus acting as a transport agent until it comes into contact with the oil at well temperature, releasing its contents.

<p>The work presented in this thesis was focused on design and construction of novel cell-loaded microcapsules by incorporation of bioactive molecules (proteins or peptides) for potential application in hemophilia B treatment. The objective of this study was to improve the viability and functionality of the encapsulated cells by creating biomimetic microenvironments for cells that more closely mimic their physiological extracellular matrix (ECM) environment.</p> <p>Three cell-adhesive molecules were used in this work: fibrinogen and fibronectin, two abundant proteins present in ECM, and arginine-glycine-aspartic acid (RGD) tri-peptide, the minimal essential cell adhesion peptide sequence and the most widely studied peptide for cell adhesion. Alginate, the most commonly used biomaterial used for cell encapsulation, was combined with either of these molecules to create biomimetic microcapsules. Non-modified alginate (control) and modified alginate matrices were used to encapsulate the factor IX (FIX) secreting cells for protein delivery. In this work, FIX-engineered cord blood-derived human mesenchymal stem cells CB MSCs were used as a cell source for FIX delivery.</p> <p>Our data suggested that fibrinogen-alginate, fibronectin-alginate and RGD-alginate microcapsules improved the viability of encapsulated MSC and are applicable in cell therapy technologies. However, fibrinogen-alginate and fibronectin-alginate microcapsules more significantly enhanced the proliferation and protein secretion from the encapsulated cells and may have potential for FIX delivery for hemophilia B and other inherited or acquired protein deficiencies. RGD-alginate microcapsules can v potentially be used for other tissue engineering applications with the aim of enhanced viability and attachment of the enclosed cells. Differentiation studies showed the osteogenic (but not chondrogenic or adipogenic) differentiation capability of FIX-engineered CB MSCs and their efficient FIX secretion while encapsulated in fibrinogen-alginate and fibronectin-alginate microcapsules.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)