Orientador: Rosiane Lopes da Cunha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:07:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_AnaLeticiaRodrigues_M.pdf: 3081485 bytes, checksum: 44ad03cd2e14d1ef00c3251b254983eb (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A técnica de emulsificação em dispositivos de microfluídica é utilizada para a produção de gotas de diâmetro reduzido e distribuição de tamanho monodispersa. A gelificação da fase dispersa de emulsões água em óleo pode levar à formação de microgéis com elevado potencial para encapsulação de compostos ativos. Do ponto de vista tecnológico, a utilização de partículas de tamanho reduzido permite entrega mais fácil e liberação do bioativo de forma mais eficiente no local alvo. Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de formação de microgéis de goma gelana em dispositivos de microfluídica utilizando a técnica de focalização hidrodinâmica. Foram avaliadas as concentrações da goma gelana de 0,5 a 0,7% (m/m) e do agente gelificante acetato de cálcio nas concentrações de 0,5 e 2,0% (m/m) para formação dos microgéis. Na primeira etapa, emulsões simples água em óleo, sendo a fase dispersa constituída de água ou dispersões aquosas de goma gelana e fase contínua constituída por uma mistura composta por óleo de soja e o emulsificante polirricinoleato de poliglicerol (PGPR), foram avaliadas quanto ao regime de formação de gotas em diferentes vazões das fases e razões entre as vazões das fases dispersa e contínua. Também foram determinadas as velocidades reais das fases dentro dos dispositivos de microfluídica e os números adimensionais de Reynolds, Capilar e Weber que descrevem o escoamento dos fluidos no microcanais. Com o controle da condição de processo, vazão de entrada das fases dispersa e contínua, foi possível observar as variações no regime de formação de gotas, que variou desde o gotejamento até o jateamento. Em geral, todas as vazões calculadas (reais) das fases foram menores do que aquelas aplicadas na bomba, sendo este resultado relacionado às limitações das dimensões dos canais e alta viscosidade das fases. Desta forma, os números de Reynolds, Capilar e de Weber calculados a partir das velocidades reais das fases foram menores quando comparados com os valores obtidos usando as velocidades impostas na bomba. Na etapa seguinte, microgéis de goma gelana foram produzidos nos microcanais e caracterizados pela distribuição de tamanho de gotas e microscopia ótica. Os microgéis possuíam formato regular e esférico e distribuição de tamanho altamente monodispersa. O potencial da utilização de microgéis de goma gelana na encapsulação de compostos ativos foi avaliado adicionando o corante hidrofílico Rhodamina B na fase aquosa. As partículas obtidas na saída do dispositivo possuíam coloração vermelha, referente à boa retenção do corante hidrofílico. Desta forma, conclui-se que os microgéis obtidos pela técnica da microfluídica poderão ser utilizados na encapsulação de compostos hidrofílicos, inclusive aqueles sensíveis à temperatura, como as vitaminas e probióticos, na imobilização de proteínas e enzimas, bem como, na entrega de drogas, pois além de apresentarem baixa polidispersidade na distribuição de tamanho das partículas mostraram elevada capacidade de retenção do corante utilizado para simular o composto ativo de interesse / Abstract: Emulsification in microfluidic devices is used for the production of droplets with reduced diameter and monodisperse particle size distribution. Gelation of the disperse phase of water in oil emulsions leads to formation of microgels with high potential for the encapsulation of active compounds. Small particle size allows more efficient release of the bioactive at the target site. This work aimed to study the production of gellan microgel using microfluidic devices through flow- focusing technique. Gellan gum concentration of 0.6% (w/w) and calcium acetate (gelling agent) in concentrations of 0.5 and 2.0% (w/w) were used for the formation of microgels. In the first step, it was evaluated of the droplets formation regime at different flow rates of the phases and flow rate ratio of the dispersed and continuous phases of water-in-oil emulsions, composed by dispersed phase of water or gellan aqueous solutions and continuous phase constituted of a mixture composed of soybean oil and the emulsifier polyglycerol polyricinoleate (PGPR). The real velocity of the phases within the microfluidic devices and dimensionless numbers of Reynols, Capilar and Weber that describe the flow of fluids in microchannels were also evaluated. By controlling the process conditions and the input flow rate of dispersed and continuous phases, variations in the drop formation regime were observed which varied from dripping to the jetting regime, such variation exerted strong influence on droplet size. In general, the real flow rate (calculated values) was lower than those applied by pump, which was related with limitations of the size of channels and high viscosity of the phases. Reynolds, Capilar and Weber numbers calculated from the real velocity were smaller compared with the values obtained using the speed imposed by pump. In the next step, gellan microgels were produced the microchannel and characterized by droplet size distribution and optical microscopy. The microgels exhibit uniform and spherical shape and highly monodisperse distribution size. Potential use as gellan microgels as encapsulating matriz of active compounds was evaluated by adding the hidrophilic dye, Rhodamine B, in the aqueous phase. Results showed a low polydispersity and high hidrophilic compound retention capacity, indicating that microgels obtained by microfluidic technique may be used for the encapsulation of hydrophilic compounds that are sensitive to temperature, such as vitamins, probiotics and immobilization of proteins and enzymes, as well as in drug delivery / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

A parte inicial deste estudo consistiu da síntese de HMSPP (Polipropileno com Alta Resistência do Fundido) também chamado polipropileno modificado por irradiação gama, a partir de iPP (polipropileno isotático) em presença de acetileno sob pressão de 110 kPa e irradiado com &gamma; (gama) de fonte de 60Co nas doses de 5; 12,5 e 20 kGy. A fração gel das amostras foi determinada pela extração de componentes solúveis em xileno. A parte solúvel das amostras foi decantada com deposição do gel em lâminas de vidro, até total volatilização do xileno à temperatura ambiente de 25 °C. À parte solúvel da amostra com 12,5 kGy adicionaram-se nanopartículas de prata (NPsAg) nas proporções de: 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 e 4,0% em massa. Estas amostras foram caracterizadas por: microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), espectroscopia no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-EC), microscopia de força atômica (MFA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX), redução da unidade formadora de colônias (UFC) (%) e teste de citotoxicidade. Neste estudo da morfologia, observou-se a formação de microgéis de polipropileno na ordem crescente PP 5 kGy < PP 12,5 kGy < 20 kGy. Constatou-se a existência de estruturas nanométricas de géis de polipropileno (nanogéis e nanofibras) nas amostras de PP 12,5 kGy e PP 20 kGy. Os nanogéis são formações reticuladas, ramificadas, e emaranhadas, nucleadas em regiões de incidência de alta concentração de energia (spurs) em uma amostra irradiada. Nos testes de avaliação da atividade bactericida dos géis com NPsAg observou-se eficiência biocida para E. coli e S. aureus a partir de 1% de NPsAg e no teste de citotoxicidade as amostras foram caracterizadas como não citotóxicas para células de mamíferos. Em uma segunda etapa deste trabalho foram produzidos filmes da blenda de iPP e PP modificado (50/50) em uma extrusora de dupla rosca. Adicionou-se ao processamento NPsAg nas proporções de: 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 1,0 PVP; 2,0 e 4,0% em massa. Os filmes foram caracterizados por: calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise de termogravimetria (TGA), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de transmissão (MET), redução da unidade formadora de colônias (UFC) (%), teste de sensibilidade a antimicrobianos por disco de difusão e teste de citotoxicidade. Os filmes analisados apresentaram pontos de aglomeração de prata e regiões com distribuição homogênea das partículas. O efeito bactericida com a interação entre a prata, e E. coli, P. aeruginosa e S. aureus foi constatado para o filme de PP 1%NPsAg PVP Poli(N-vinil-2-pirrolidona). No teste de difusão o resultado obtido para PP 1% NPsAg PVP foi 100% positivo com essas bactérias. Os filmes não são considerados citotóxicos para células de mamíferos. / The study consists of the synthesis of HMSPP (polypropylene with high melt strength), also called polypropylene modified by gamma irradiation from iPP (isotactic polypropylene) in presence of acetylene at 110 kPa pressure and irradiated with &gamma; of 60Co source at doses of 5, 12.5 and 20 kGy. The gel fraction of the samples was determined by extracting in xylene. The soluble portion of the samples was decanted to deposition on glass substrate until complete volatilization of xylene at room temperature of 25 °C. On the soluble portion of 12.5 kGy irradiated sample were added silver nanoparticles (AgNPs) in proportions of 0.25, 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 wt%. These gel samples were characterized by: scanning electron microscopy/energy dispersive spectroscopy (SEM / EDS), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy with field emission (FE-SEM), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), reduction of colony forming unit (CFU) (%) and cytotoxicity assay. In this study of the morphology, it has been observed the formation of microgels in polypropylene increasing with the dose PP 5 kGy < PP 12.5 kGy < 20 kGy. Nanoscale structures of gels polypropylene (nanogels and nanofibers) were found in samples of PP 12.5 kGy and 20 kGy. The nanogels are formation of crosslinking, branching and entanglement that are nucleated in regions of high energy concentration (spurs) of one irradiated sample. Efficiency in tests of bactericide activity of the gels with AgNPs was observed versus E. coli and S. aureus from 1% AgNPs and non cytotoxicity were characterized in those samples for mammalian cells. In a second stage of this work films of the blend of PP and modified PP (50/50) were produced in a twin screw extruder. AgNPs were added to the extrusion processing in proportions of 0.1; 0.25; 0.5; 1.0; 1.0 PVP; 2.0 and 4.0 wt%. The films obtained were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), transmission electron microscopy (TEM), reduction of colony forming unit (CFU) (%), antimicrobial susceptibility testing by disk diffusion and cytotoxicity assay. The films analyzed showed agglomeration of silver points and regions with homogeneous distribution of the particles. The bactericide effect with the interaction between silver and E. coli, P. aeruginosa and S. aureus was found for PP film 1% NPsAg Polyvinylpyrrolidone (PVP). In the diffusion test for PP 1% AgNPs (PVP) was obtained 100%positive result for those bacteria. The films were not cytotoxic to mammalian cells.

A parte inicial deste estudo consistiu da síntese de HMSPP (Polipropileno com Alta Resistência do Fundido) também chamado polipropileno modificado por irradiação gama, a partir de iPP (polipropileno isotático) em presença de acetileno sob pressão de 110 kPa e irradiado com &gamma; (gama) de fonte de 60Co nas doses de 5; 12,5 e 20 kGy. A fração gel das amostras foi determinada pela extração de componentes solúveis em xileno. A parte solúvel das amostras foi decantada com deposição do gel em lâminas de vidro, até total volatilização do xileno à temperatura ambiente de 25 °C. À parte solúvel da amostra com 12,5 kGy adicionaram-se nanopartículas de prata (NPsAg) nas proporções de: 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 e 4,0% em massa. Estas amostras foram caracterizadas por: microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), espectroscopia no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-EC), microscopia de força atômica (MFA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX), redução da unidade formadora de colônias (UFC) (%) e teste de citotoxicidade. Neste estudo da morfologia, observou-se a formação de microgéis de polipropileno na ordem crescente PP 5 kGy < PP 12,5 kGy < 20 kGy. Constatou-se a existência de estruturas nanométricas de géis de polipropileno (nanogéis e nanofibras) nas amostras de PP 12,5 kGy e PP 20 kGy. Os nanogéis são formações reticuladas, ramificadas, e emaranhadas, nucleadas em regiões de incidência de alta concentração de energia (spurs) em uma amostra irradiada. Nos testes de avaliação da atividade bactericida dos géis com NPsAg observou-se eficiência biocida para E. coli e S. aureus a partir de 1% de NPsAg e no teste de citotoxicidade as amostras foram caracterizadas como não citotóxicas para células de mamíferos. Em uma segunda etapa deste trabalho foram produzidos filmes da blenda de iPP e PP modificado (50/50) em uma extrusora de dupla rosca. Adicionou-se ao processamento NPsAg nas proporções de: 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 1,0 PVP; 2,0 e 4,0% em massa. Os filmes foram caracterizados por: calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise de termogravimetria (TGA), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de transmissão (MET), redução da unidade formadora de colônias (UFC) (%), teste de sensibilidade a antimicrobianos por disco de difusão e teste de citotoxicidade. Os filmes analisados apresentaram pontos de aglomeração de prata e regiões com distribuição homogênea das partículas. O efeito bactericida com a interação entre a prata, e E. coli, P. aeruginosa e S. aureus foi constatado para o filme de PP 1%NPsAg PVP Poli(N-vinil-2-pirrolidona). No teste de difusão o resultado obtido para PP 1% NPsAg PVP foi 100% positivo com essas bactérias. Os filmes não são considerados citotóxicos para células de mamíferos. / The study consists of the synthesis of HMSPP (polypropylene with high melt strength), also called polypropylene modified by gamma irradiation from iPP (isotactic polypropylene) in presence of acetylene at 110 kPa pressure and irradiated with &gamma; of 60Co source at doses of 5, 12.5 and 20 kGy. The gel fraction of the samples was determined by extracting in xylene. The soluble portion of the samples was decanted to deposition on glass substrate until complete volatilization of xylene at room temperature of 25 °C. On the soluble portion of 12.5 kGy irradiated sample were added silver nanoparticles (AgNPs) in proportions of 0.25, 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 wt%. These gel samples were characterized by: scanning electron microscopy/energy dispersive spectroscopy (SEM / EDS), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy with field emission (FE-SEM), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), reduction of colony forming unit (CFU) (%) and cytotoxicity assay. In this study of the morphology, it has been observed the formation of microgels in polypropylene increasing with the dose PP 5 kGy < PP 12.5 kGy < 20 kGy. Nanoscale structures of gels polypropylene (nanogels and nanofibers) were found in samples of PP 12.5 kGy and 20 kGy. The nanogels are formation of crosslinking, branching and entanglement that are nucleated in regions of high energy concentration (spurs) of one irradiated sample. Efficiency in tests of bactericide activity of the gels with AgNPs was observed versus E. coli and S. aureus from 1% AgNPs and non cytotoxicity were characterized in those samples for mammalian cells. In a second stage of this work films of the blend of PP and modified PP (50/50) were produced in a twin screw extruder. AgNPs were added to the extrusion processing in proportions of 0.1; 0.25; 0.5; 1.0; 1.0 PVP; 2.0 and 4.0 wt%. The films obtained were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), transmission electron microscopy (TEM), reduction of colony forming unit (CFU) (%), antimicrobial susceptibility testing by disk diffusion and cytotoxicity assay. The films analyzed showed agglomeration of silver points and regions with homogeneous distribution of the particles. The bactericide effect with the interaction between silver and E. coli, P. aeruginosa and S. aureus was found for PP film 1% NPsAg Polyvinylpyrrolidone (PVP). In the diffusion test for PP 1% AgNPs (PVP) was obtained 100%positive result for those bacteria. The films were not cytotoxic to mammalian cells.

Orientador: Rosiane Lopes da Cunha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vilela_JoiceAlinePires_M.pdf: 1796773 bytes, checksum: 34d2e3b8b4543d7ea7cce06e84d31138 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A encapsulação de muitos compostos bioativos, como vitaminas, bactérias probióticas e antioxidantes ajuda na incorporação, proteção, e entrega do bioativo em sítio específico, porém a eficiência da matriz carreadora depende da sua composição e processo de fabricação. Com este intuito, a viabilidade de produção e as características finais de microgéis de gelana formados por extrusão e posterior gelificação iônica foram estudadas. Micropartículas, com tamanho médio entre 70-120 ?m, foram produzidas sob condições amenas de temperatura e concentração, utilizando um processo de atomização seguido de gelificação em soluções de cloreto de cálcio (CaCl2), cloreto de potássio (KCl) ou quitosana. O tamanho das partículas mostrou-se mais dependente das condições de processo (geometria do bico aspersor e velocidade de ar) que das propriedades da solução biopolimérica. No entanto, o aumento da concentração de gelana levou a maior esfericidade dos microgéis obtidos. Com relação aos agentes gelificantes, as micropartículas com gelificação induzida por CaCl2 apresentaram formato mais esférico e maior estabilidade que as partículas formadas a partir de KCl. A obtenção de micropartículas de gelana recobertas com quitosana foi possível somente através de um processo em duas etapas. Na primeira etapa, a gelana foi gelificada através da difusão salina (CaCl2 ou KCl) e posteriormente, as partículas formadas foram recobertas com quitosana. A presença da camada externa de quitosana teve influência na resistência das partículas às condições simuladas da digestão. As partículas estudadas, com ou sem recobrimento de quitosana, resistiram à digestão gástrica, mas na digestão entérica as partículas recobertas com quitosana apresentaram menor grau de fragmentação que as partículas contendo somente gelana. Assim, foi demonstrado que a produção de microgéis formados por interação entre dois biopolímeros de cargas opostas melhorou a eficiência das partículas como material de parede sendo este um potencial veículo de compostos bioativos / Abstract: The encapsulation of many bioactive compounds such as vitamins, antioxidants and probiotic bacteria allows the incorporation, protection, and delivery of bioactive on a specific site, but the efficiency of carrier matrix depends on its composition and manufacturing process. To this aim, the feasibility of production and the final characteristics of the gellan microgels obtained by extrusion process followed by ionic gelation were studied. Microparticles, with average size among 70-120 ?m, were produced under mild conditions of temperature and concentration using an atomization process followed by gelation induced by calcium chloride (CaCl2), potassium chloride (KCl) or chitosan solutions. The particle size was more dependent on process conditions (nozzle geometry and air velocity) than the properties of the biopolymeric solution. However, the increase in gellan concentration led to more spherical microgels. In relation to hardening agents, the microparticles with gelation induced by CaCl2 showed more spherical shape and greater stability than the particles formed by KCl. Gellan microparticles coated with chitosan was possible to obtain only through a two-step process. In the first step, the gellan microgels were obtained through salt diffusion (KCl or CaCl2) and the particles obtained were subsequently coated with chitosan. The presence of the outer layer of chitosan exerted effect on the resistance of the particles to the simulated digestion process. All particles studied, with or without a coating of chitosan, resisted to the gastric digestion, however the chitosan coated particles showed a lower degree of fragmentation than the particles containing only gelan when subjected to the enteric digestion step. Therefore the results obtained showed that the microgels formed by interaction between two oppositely charged polymers improved the efficiency of particles as wall material, showing a great potential as bioactive compounds carrier / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Multi-sensitive microgel particles are covalently crosslinked polymeric chains with a colloidal dimension that can rapidly change their volume through various external stimuli such as pH, ionic strength, temperature, and magnetic and electric field. Due to these characteristics, increasing attention has been focus on the development of multi-sensitive microgels, mainly for application as drug delivery carriers. This study aimed to synthesise pH- and temperature-sensitive microgel particles, based on precipitation polymerisation of N-isopropylacrylamide and acrylic acid, with a defined size, narrow size distribution, spherical morphology and colloidal stability to be used as an oral drug carrier. In order to provide better biocompatibility and biodegradability in the synthesised material, some assays were performed, adding the chitosan biopolymer during the polymerisation of the monomers previously mentioned. This thesis also intended to contribute to a better understanding of the relationship between the microgel synthesis and their properties using spectroscopic techniques to monitor the microgel formation. A new approach was proposed to monitoring the process variables, monomer conversion and average particle size of the microgel particles, during precipitation polymerisation using NIR and UV-VIS-NIR high-resolution spectrophotometers coupled with a probe. Besides, the influence of reaction conditions in the physicochemical characteristics of microgel particles was extensively investigated as well as their potential as an oral drug carrier for insulin. The monitoring results pointed out the enormous potential of these spectroscopy techniques to monitor the precipitation polymerisation process, allowing control over the polymerisation reaction with quickly and directly acquisition of data in real-time. In general, pH- and temperature-sensitive microgels were successfully synthesised, and many formulations showed to be suitable for application as oral drug carriers. However, the preliminary in vitro release results were not satisfactory, and a more in-depth study between the interaction of the drug with the particles as well as the method of release is recommended. In conclusion, with a proper understanding of the influence of the process conditions (e.g., reagent concentrations) on the physicochemical properties of the microgels, it is possible to tailor the multi-sensitive microgels for the desired application. / Microgéis multisensíveis são partículas poliméricas covalentemente reticuladas, com uma dimensão coloidal, e com capacidade para mudar o seu volume através de vários estímulos externos, como por exemplo, pH, força iônica, temperatura e campos magnéticos ou elétricos. Devido a essas características, estas partículas têm recebido grande atenção, principalmente na aplicação como carreadores de fármacos. O objetivo deste estudo foi sintetizar partículas de microgéis sensíveis ao pH e à temperatura através da polimerização por precipitação dos monômeros N-isoproprilacrilamida e ácido acrílico, que tivessem tamanho definido, distribuição de tamanho estreita, morfologia esférica e estabilidade coloidal, para serem utilizadas como carreadores oral de fármacos. Com o intuito de proporcionar melhor biocompatibilidade e biodegradabilidade no material sintetizado, foram realizados alguns ensaios acrescentando o biopolímero quitosana durante a polimerização dos monômeros citados anteriormente. O presente trabalho também teve como objetivo contribuir para uma melhor compreensão da relação entre a síntese de microgéis e suas propriedades utilizando técnicas espectroscópicas para monitorar a formação dos microgéis. Uma nova abordagem foi proposta para monitorar as variáveis de processo, conversão de monômero e tamanho médio das partículas de microgel, durante a polimerização por precipitação através de espectrofotômetros NIR e UV-VIS-NIR acoplados a uma sonda. Além disso, a influência das condições da reação nas características físico-químicas das partículas de microgel foi extensivamente investigada, bem como o seu potencial como carreador oral de insulina. Os resultados do monitoramento indicaram o enorme potencial das técnicas espectroscópicas utilizadas, permitindo o controle da polimerização com aquisição rápida e direta dos dados em tempo real. Em geral, os microgéis sensíveis ao pH e à temperatura foram sintetizados com sucesso, e algumas formulações mostraram-se adequadas para aplicação como veículos de fármaco através da via oral. No entanto, os resultados preliminares da liberação in vitro não foram satisfatórios, e um estudo mais aprofundado entre a interação do fármaco com as partículas e o método de liberação é recomendado. Em conclusão, com uma compreensão adequada da influência das condições do processo (nesse caso, da concentração dos reagentes) nas propriedades físico-químicas dos microgéis, é possível ajustá-las para obtenção de microgéis multissensíveis com características adequadas para a aplicação desejada.

Hidrogéis (redes poliméricas tridimensionais capazes de absorver grandes quantidades de água) micro e nanoestruturados têm grande potencial como biomateriais em aplicações tais como dispositivos de liberação de fármacos e agentes embólicos. Neste trabalho foram estudadas técnicas de produção desses hidrogéis micro e nanoestruturados à base de poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP), a partir da reticulação do polímero através de reações de Fenton, foto-Fenton e fotólise direta. Microgéis de PVP foram obtidos a partir da reticulação de esferas obtidas por eletropulverização ou de gotículas de solução aquosa do polímero em emulsão a/o. No primeiro caso, obtiveram-se partículas que, quando reticuladas com a reação de Fenton durante o processo de eletropulverização, apresentaram formato indefinido. No segundo caso, foram obtidas microesferas de PVP, tanto pela reticulação com a reação de Fenton, obtendo-se partículas menores da - ordem de 1 µm - como com a reação de foto-Fenton, que gerou partículas maiores de - 34 µm. Hidrogéis sub-micrométricos foram obtidos a partir da formatação em vesículas de lecitina e reticulados por meio da reação de foto-Fenton. Essas vesículas foram capazes de encapsular grande quantidade de polímero, mesmo sendo este de alta massa molar média. Os hidrogéis sintetizados apresentam estreita distribuição de diâmetro, porém sem forma definida e com baixo índice de intumescimento. Por fim, nanogéis (nanopartículas de hidrogéis) foram obtidos da reticulação de PVP com a reação de Fenton (Fe2+ na presença de H2O2), utilizando como sistema formatador o interior aquoso de micelas reversas de CTAB. Os nanogéis assim formados são esféricos e apresentam propriedades interessantes, como fator de intumescimento de até 6000, inédito na literatura, que os colocam na categoria de hidrogéis superabsorventes. Além disso, o intumescimento é passível de controle tanto pela remoção dos íons Fe3+ complexados, como pela acidez e composição iônica do meio. Durante o desenvolvimento da síntese dos nanogéis foi possível estudar a influência do Fe3+ na estruturação da solução polimérica e do hidrogel. Além disso, a cinética da reticulação do polímero dentro das micelas e uma comparação entre dois sistemas micelares diferentes na formatação do nanogel foram analisados. A análise do produto também permitiu constatar a baixa toxicidade do material obtido com testes in vitro utilizando macrófagos e fibroblastos. / Micro and nanostructured hydrogels (three-dimensional polymeric networks capable of absorbing large amounts of water) have great potential as biomaterials in applications such as drug delivery devices and embolic agents. In this work techniques to produce micro and nanostructured hydrogels from poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) were studied from various crosslinking reactions like Fenton, photo-Fenton and direct photolysis. PVP microgels were obtained from crosslinking of polymer spheres obtained by electrospraying a polymer solution or from droplets of aqueous polymer solution in w/o emulsion. In the first case, particles were obtained that, when crosslinked with the Fenton reaction, showed undefined morphology. In the second case, spherical PVP hydrogel microparticles were obtained, which were formed by crosslinking with Fenton reaction, resulting in smaller particles - about 1µm - while with photo-Fenton reaction it generated larger particles - about 34 µm. Sub-micrometric hydrogels were obtained from lecithin vesicles as formatting system through crosslinking with photo-Fenton reaction. These vesicles were able to encapsulate large amounts of polymer, in spite of its high average molecular weight. Hydrogels synthesized by this method are formless, with narrow diameter distribution and low swelling properties. Finally, nanogels (hydrogel nanoparticles) were obtained from crosslinking of PVP by the Fenton reaction (Fe2+ in presence of H2O2), using aqueous pool of CTAB reverse micelles as formatting system. The thus formed nanogels are spherical and present interesting properties such as swelling ratio of 6000, a level unreported in literature, which classifies them as superabsorbent hydrogels. Moreover, the swelling is susceptible to control either by the removal of complexed Fe3+ ions or by acidity and ionic composition of the medium. During the nanogels synthesis development, the influence of Fe3+ in the arrangement of the polymer solution and of the hydrogel was studied. Morever, the polymer crosslinking kinetics inside the micelles and a comparison between two different micellar systems in formatting of nanogel were analyzed. The product analysis also revealed low toxicity of the obtained material by in vitro experiments using macrophages and fibroblasts.

Hidrogéis (redes poliméricas tridimensionais capazes de absorver grandes quantidades de água) micro e nanoestruturados têm grande potencial como biomateriais em aplicações tais como dispositivos de liberação de fármacos e agentes embólicos. Neste trabalho foram estudadas técnicas de produção desses hidrogéis micro e nanoestruturados à base de poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP), a partir da reticulação do polímero através de reações de Fenton, foto-Fenton e fotólise direta. Microgéis de PVP foram obtidos a partir da reticulação de esferas obtidas por eletropulverização ou de gotículas de solução aquosa do polímero em emulsão a/o. No primeiro caso, obtiveram-se partículas que, quando reticuladas com a reação de Fenton durante o processo de eletropulverização, apresentaram formato indefinido. No segundo caso, foram obtidas microesferas de PVP, tanto pela reticulação com a reação de Fenton, obtendo-se partículas menores da - ordem de 1 µm - como com a reação de foto-Fenton, que gerou partículas maiores de - 34 µm. Hidrogéis sub-micrométricos foram obtidos a partir da formatação em vesículas de lecitina e reticulados por meio da reação de foto-Fenton. Essas vesículas foram capazes de encapsular grande quantidade de polímero, mesmo sendo este de alta massa molar média. Os hidrogéis sintetizados apresentam estreita distribuição de diâmetro, porém sem forma definida e com baixo índice de intumescimento. Por fim, nanogéis (nanopartículas de hidrogéis) foram obtidos da reticulação de PVP com a reação de Fenton (Fe2+ na presença de H2O2), utilizando como sistema formatador o interior aquoso de micelas reversas de CTAB. Os nanogéis assim formados são esféricos e apresentam propriedades interessantes, como fator de intumescimento de até 6000, inédito na literatura, que os colocam na categoria de hidrogéis superabsorventes. Além disso, o intumescimento é passível de controle tanto pela remoção dos íons Fe3+ complexados, como pela acidez e composição iônica do meio. Durante o desenvolvimento da síntese dos nanogéis foi possível estudar a influência do Fe3+ na estruturação da solução polimérica e do hidrogel. Além disso, a cinética da reticulação do polímero dentro das micelas e uma comparação entre dois sistemas micelares diferentes na formatação do nanogel foram analisados. A análise do produto também permitiu constatar a baixa toxicidade do material obtido com testes in vitro utilizando macrófagos e fibroblastos. / Micro and nanostructured hydrogels (three-dimensional polymeric networks capable of absorbing large amounts of water) have great potential as biomaterials in applications such as drug delivery devices and embolic agents. In this work techniques to produce micro and nanostructured hydrogels from poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) were studied from various crosslinking reactions like Fenton, photo-Fenton and direct photolysis. PVP microgels were obtained from crosslinking of polymer spheres obtained by electrospraying a polymer solution or from droplets of aqueous polymer solution in w/o emulsion. In the first case, particles were obtained that, when crosslinked with the Fenton reaction, showed undefined morphology. In the second case, spherical PVP hydrogel microparticles were obtained, which were formed by crosslinking with Fenton reaction, resulting in smaller particles - about 1µm - while with photo-Fenton reaction it generated larger particles - about 34 µm. Sub-micrometric hydrogels were obtained from lecithin vesicles as formatting system through crosslinking with photo-Fenton reaction. These vesicles were able to encapsulate large amounts of polymer, in spite of its high average molecular weight. Hydrogels synthesized by this method are formless, with narrow diameter distribution and low swelling properties. Finally, nanogels (hydrogel nanoparticles) were obtained from crosslinking of PVP by the Fenton reaction (Fe2+ in presence of H2O2), using aqueous pool of CTAB reverse micelles as formatting system. The thus formed nanogels are spherical and present interesting properties such as swelling ratio of 6000, a level unreported in literature, which classifies them as superabsorbent hydrogels. Moreover, the swelling is susceptible to control either by the removal of complexed Fe3+ ions or by acidity and ionic composition of the medium. During the nanogels synthesis development, the influence of Fe3+ in the arrangement of the polymer solution and of the hydrogel was studied. Morever, the polymer crosslinking kinetics inside the micelles and a comparison between two different micellar systems in formatting of nanogel were analyzed. The product analysis also revealed low toxicity of the obtained material by in vitro experiments using macrophages and fibroblasts.