Submitted by Juliana Bovi de Oliveira null (juliana_bovi@hotmail.com) on 2016-04-28T03:07:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado - Juliana B Oliveira.pdf: 3628116 bytes, checksum: 38a7295f033a2a9bda4b4118db7acee0 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-02T11:57:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_jb_me_guara.pdf: 3628116 bytes, checksum: 38a7295f033a2a9bda4b4118db7acee0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-02T11:57:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_jb_me_guara.pdf: 3628116 bytes, checksum: 38a7295f033a2a9bda4b4118db7acee0 (MD5) Previous issue date: 2016-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos últimos anos, reforços constituídos de nanoestruturas em carbono, tais como nanotubos de carbono, fulerenos, grafenos e nanofibras de carbono, vêm sendo muito pesquisados devido às suas elevadas propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Uma vez que, as nanofibras de carbono consistem em um reforço contínuo (ou na forma de mantas) de elevada área superficial específica, associado ao fato de que estas podem ser obtidas a um baixo custo e em grandes quantidades, estas vêm se mostrando vantajosas quando comparadas aos tradicionais nanotubos de carbono. Assim, as nanofibras de carbono são ótimas candidatas para a obtenção de materiais avançados, podendo estas serem utilizadas como reforços em compósitos com diversas aplicações, tais como em implantes neurológicos e ortopédicos, como suportes de catalisadores, artefatos para aplicações aeroespaciais, dentre outras. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho é a produção de nanofibras de carbono, empregando como precursora a manta de poliacrilonitrila (PAN) obtida pelo processo de eletrofiação via solução polimérica, com posterior utilização como reforço em compósitos poliméricos. Neste trabalho, uma manta de poliacrilonitrila com nanofibras de diâmetro de aproximadamente (375 ± 85) nm foi obtida por eletrofiação, sendo esta posteriormente carbonizada. A massa residual resultante do processo de carbonização foi de aproximadamente 38% em massa, com uma redução de 50% nos diâmetros das nanofibras após a queima das mantas de PAN, sendo que as mesmas apresentaram um rendimento de 25%. Na análise da estrutura cristalina do material carbonizado, verificou-se que o material apresentou uma desorganização estrutural. E a partir do ensaio de condutividade elétrica da manta carbonizada, concluiu-se que o material se comporta como um semi-condutor. O compósito de nanofibras de carbono/resina epóxi processado apresentou módulo de elasticidade de (3,79 ± 0,48) GPa, temperatura de transição vítrea (Tg) na faixa de 108,9 a 135,5°C, e um coeficiente de expansão térmica linear entre a faixa de 68 x 10-6/°C e 408 x 10-6/°C. / In recent years, reinforcement consisting of carbon nanostructures, such as carbon nanotubes, fullerenes, graphenes, and carbon nanofibers has been very researched due to its mechanical, electrical and thermal properties, besides having good thermal conductivity, mechanical resistance and high surface area. Since the carbon nanofibers comprise a continuous reinforcing with high specific surface area, associated with the fact that they can be obtained at a low cost and in large amounts, they have shown to be advantageous compared to traditional carbon nanotubes. Thus, the carbon nanofibers are excellent candidates in order to obtain advanced materials, and these can be used as reinforcements in composites with several applications such as for example, neurological and orthopedic implants, integrates in catalysts systems, devices for aerospace applications, among others. So, the main objective of this work is the processing of carbon nanofibers, using PAN as a precursor, obtained by the electrospinning process via polymer solution, with subsequent use for applications as reinforcement in polymer composites. In this work, PAN nanofibers were produced by electrospining with a diameter of approximately (375 ± 85) nm. The resulting residual weight after carbonization was approximately 38% in mass, with a diameters reduction of 50%, and the same showed a yield of 25%. From the analysis of the crystallinity structure of the carbonized material, it was found that the material presented a disordered structure. From the electrical conductivity results of the specimens, it was concluded that the material behaves as a semi-conductor. The epoxy resin/carbon nanofiber composite presented an elastic modulus value of (3.79 ± 0.48) GPa, a glass transition temperature (Tg) in the range from 108.9 to 135 5 ° C and a linear thermal expansion coefficient within the range of 68 x 10-6/°C and 408 x 10-6/°C.

Orientador: Alcides Lopes Leão / Banca: Elisabete Frollini / Banca: Pedro de Magalhães Padilha / Resumo: O momento atual de maior preocupação ambiental global, a crescente escassez dos recursos fósseis, bem como as novas regulagens ambientais força a busca por materiais que sejam renováveis e compatíveis com o ambiente. Novos materiais estão sendo desenvolvidos a partir de várias fontes naturais e, entre eles a celulose é o mais abundante dos polímeros naturais e um dos mais utilizados. Logo, o objetivo desta dissertação de mestrado foi obter nanofibras de celulose tendo como fonte a fibra vegetal de curauá. Os processos utilizados foram químicos e mecânicos, baseados nos processos de polpação e branqueamento, a fim de isolar a celulose, seguido de processos mecânicos para atingir a escala nanométrica. As nanofibras de celulose propiciam vantagens como melhoria nas propriedades mecânicas e de barreira, além de manter a transparência de polímeros em geral. A fim de comprovar a capacidade de reforço em matrizes poliméricas, as nanofibras de celulose obtidas foram incorporadas nas mesmas. No entanto, para evitar a tendência de aglomeração das nanofibras, principalmente quando retiradas do meio aquoso, o álcool polivinílico (pva) foi escolhido como a matriz polimérica a ser testada, devido à sua compatibilidade com nanofibras de celulose, por ambos serem de natureza hidrofílica, o que aumenta a compatibilidade interfacial de fases entre a nanocelulose e a matriz escolhida. Após a incorporação das nanofibras na matriz polimérica ocorreram significativas melhoras nas propriedades mecânicas da matriz. Ao incorporar 4% de nanofibras da celulose de curauá obteve-se um ganho de 36% e 67% para a tração e para o módulo de young, respectivamente. Com 5% de nanofibras, o aumento nas propriedades foram ainda mais significativos em torno de 44% para a tração máxima e 448% para o módulo de young / Abstract: Nowadays is a era of greatest environmental concern, with growing scarcity of fossil resources, as well as new environmental regulations obligating the search for materials that are renewable and environmentally friendly. New materials are being developed from various natural sources, and among them, cellulose is the most abundant natural polymers and the one most used. Therefore, the purpose of this thesis was to obtain cellulose nanofibers fibers from curaua plant. The procedures used were based on chemical and mechanical treatment. Pulping and bleaching, in this sequence were done in order to isolate the cellulose, followed by mechanical processes to achieve the nanometer scale. The cellulose nanofibers provide advantages such as improvement of mechanical properties and barrier, besides maintaining transparency of polymers in general. To prove the capacity of reinforcement in polymer matrices, the cellulose nanofibers obtained were incorporated into them. However, to avoid the tendency of nanofibers agglomeration when removed from water, the polyvinyl alcohol (PVA) was chosen as the polymer matrix to be tested, for the reasons that both are hydrophilic in nature and compatible to cellulose nanofibers, which increases the interface between the matrix and the nanocelulose chosen. After the incorporation of nanofibers in the polymer matrix, a significant improvement were observed in its mechanical properties by incorporating 4% of cellulose nanofiber curauá which provided a gain of 36% and 67% for tension and Young's modulus, respectively. With 5% of nanofibers, the increase in properties was even more significant at around 44% for maximum tension and 448% for Young's modulus / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-03Bitstream added on 2014-06-13T18:52:26Z : No. of bitstreams: 1 souza_sf_me_botfca.pdf: 1653750 bytes, checksum: 3aa87de3ba9ede42d6a64a6e7aef2e61 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O momento atual de maior preocupação ambiental global, a crescente escassez dos recursos fósseis, bem como as novas regulagens ambientais força a busca por materiais que sejam renováveis e compatíveis com o ambiente. Novos materiais estão sendo desenvolvidos a partir de várias fontes naturais e, entre eles a celulose é o mais abundante dos polímeros naturais e um dos mais utilizados. Logo, o objetivo desta dissertação de mestrado foi obter nanofibras de celulose tendo como fonte a fibra vegetal de curauá. Os processos utilizados foram químicos e mecânicos, baseados nos processos de polpação e branqueamento, a fim de isolar a celulose, seguido de processos mecânicos para atingir a escala nanométrica. As nanofibras de celulose propiciam vantagens como melhoria nas propriedades mecânicas e de barreira, além de manter a transparência de polímeros em geral. A fim de comprovar a capacidade de reforço em matrizes poliméricas, as nanofibras de celulose obtidas foram incorporadas nas mesmas. No entanto, para evitar a tendência de aglomeração das nanofibras, principalmente quando retiradas do meio aquoso, o álcool polivinílico (pva) foi escolhido como a matriz polimérica a ser testada, devido à sua compatibilidade com nanofibras de celulose, por ambos serem de natureza hidrofílica, o que aumenta a compatibilidade interfacial de fases entre a nanocelulose e a matriz escolhida. Após a incorporação das nanofibras na matriz polimérica ocorreram significativas melhoras nas propriedades mecânicas da matriz. Ao incorporar 4% de nanofibras da celulose de curauá obteve-se um ganho de 36% e 67% para a tração e para o módulo de young, respectivamente. Com 5% de nanofibras, o aumento nas propriedades foram ainda mais significativos em torno de 44% para a tração máxima e 448% para o módulo de young / Nowadays is a era of greatest environmental concern, with growing scarcity of fossil resources, as well as new environmental regulations obligating the search for materials that are renewable and environmentally friendly. New materials are being developed from various natural sources, and among them, cellulose is the most abundant natural polymers and the one most used. Therefore, the purpose of this thesis was to obtain cellulose nanofibers fibers from curaua plant. The procedures used were based on chemical and mechanical treatment. Pulping and bleaching, in this sequence were done in order to isolate the cellulose, followed by mechanical processes to achieve the nanometer scale. The cellulose nanofibers provide advantages such as improvement of mechanical properties and barrier, besides maintaining transparency of polymers in general. To prove the capacity of reinforcement in polymer matrices, the cellulose nanofibers obtained were incorporated into them. However, to avoid the tendency of nanofibers agglomeration when removed from water, the polyvinyl alcohol (PVA) was chosen as the polymer matrix to be tested, for the reasons that both are hydrophilic in nature and compatible to cellulose nanofibers, which increases the interface between the matrix and the nanocelulose chosen. After the incorporation of nanofibers in the polymer matrix, a significant improvement were observed in its mechanical properties by incorporating 4% of cellulose nanofiber curauá which provided a gain of 36% and 67% for tension and Young's modulus, respectively. With 5% of nanofibers, the increase in properties was even more significant at around 44% for maximum tension and 448% for Young's modulus

A busca por materiais de origem natural, com menos impacto ambiental e com as mesmas propriedades de materis sintéticos está cada vez mais em foco nas pesquisas na área de engenharia. Um modo de fazer isto é o desenvolvimento de nancompósitos reforçados por materiais oriundos de fibras naturais visto que estas possuem em sua estrutura celulose e a celulose é o composto presente em maior quantidade no planeta. Dentro dos nanocompósitos existe a classe dos nanocompósitos expandidos que combinam boas propriedades mecânicas com densidade reduzida e capacidade superior de isolamento térmico e acústico, quando comparados aos nanocompósitos convencionais não expandidos. Nanocompósitos expandidos são materiais que possuem pelo menos três fases: uma contínua (matriz polimérica), a fase dispersa (elementos de reforço) e a presença de espaços vazios no interior da estrutura, denominadas células. O poliestireno (PS) é um polímero muito utilizado na produção de materiais expandidos. Nesse sentido, o presente estudo tem por objetivo, primeiramente a obtenção das nanofibras (NFC) e nanowhiskers (NWC) de celulose ambas extraídas de fibras de curauá (FC). As NFC foram obtidas pelo processo de desfibrilação e os NWC a partir do método de oxidação. Estas foram caracterizadas quanto sua morfologia por microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), grau de polimerização (GP), quanto sua estrutura cristalina (DRX), quanto suas propriedades térmicas (TG) e quanto a estrutura química (FTIR). Após, ocorreu o desenvolvimento de nanocompósitos de poliestireno (PS) reforçado com NFC e NWC, nas seguintes concentrações de reforço: 0,25%, 0,50% e 1,00% (m/m). Avaliou-se a influência da incorporação dos reforços na matriz por DMA onde observou-se um aumento no módulo de armazenamento e de perda para todos os nanocompósitos, em relação ao PS sem reforço. Após os nanocompósitos foram expandidos utilizando dióxido de carbono em estado supercrítico como agente expansor e os nanocompósitos expandidos foram avaliados por propriedades mecânicas (resistência à compressão), na morfologia final do nanocompósito expandido por MEV-FEG e por distribuição de tamanho de células. Nos nanocompósitos expandidos, a incorporação das NFC promoveu um aumento na resistência a compressão e uma diminuição no tamanho de células, quando comparado as amostras reforçadas com NWC e PS puro. De modo geral, a incorporação dos NWC nos nanocompósitos antes da expansão proporcionaram melhores resultados quando comprados ao reforçados com NFC. Por poutro lado a incorporação de NFC nos nanocompósitos expandidos proporcionaram melhores resultados quando comparados aos reforçados com NWC. / Submitted by cmquadros@ucs.br (cmquadros@ucs.br) on 2018-02-20T11:45:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Roberta Motta Neves.pdf: 2419021 bytes, checksum: 98834ba297d6c3752a7400aba41b8968 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T11:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Roberta Motta Neves.pdf: 2419021 bytes, checksum: 98834ba297d6c3752a7400aba41b8968 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / The search for materials of natural origin, with less environmental impact and with the same properties of synthetic materials is increasingly focused on research in the field of engineering. One way to doing this is a development of nanocomposites reinforced with materials obtained from natural fibers, because that have on your biologic structure cellulose and the cellulose is present in greater quantity in the planet. Within the nanocomposites there is a class of expanded nanocomposites that combine good mechanical properties with reduced density and superior capacity of thermal and acoustic insulation when compared to conventional non-expanded nanocomposites. Expanded nanocomposites are materials that have at least three phases: a continuous (polymer matrix), the dispersed phase (reinforcing elements) and the presence of voids inside the structure, called cells. Polystyrene (PS) is a polymer widely used in the production of expanded materials. In this sense, the aim of the present study were firstly to obtain nanofibers (NFC) and nanowhiskers (NWC) of cellulose both extracted from curauá fibers (CF). The NFCs were obtained by the defibrillation process and the NWC from the oxidation method. These were characterized by their transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy with field emission (SEM), degree of polymerization (GP), their crystalline structure (XRD), and their thermal properties (TG) and the chemical structure by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). After that, the next step was the development of PS/NFC and PS/NWC nanocomposites in the following reinforcement concentrations: 0.25%, 0.50% and 1.00% (w/w). The influence of the incorporation of the reinforcements in the matrix by DMA was evaluated, where an increase in the storage and loss modulus was observed for all the nanocomposites, in relation to the PS without reinforcement. After the nanocomposites were expanded using carbon dioxide in the supercritical state as an expander and the expanded nanocomposites were evaluated by mechanical properties (compressive strength), in the final morphology of the expanded nanocomposite by SEM and by cell size distribution. In the expanded nanocomposites, the incorporation of the NFC promoted an increase in the compressive strength and a decrease in the cell size when compared to the samples reinforced with NWC and pure PS. In general, the incorporation of NWC in nanocomposites prior to expansion provided better results when purchased from NFC-reinforced ones. On the other hand, the incorporation of NFC in the expanded nanocomposites provided better results when compared to those reinforced with NWC.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-08-10T20:55:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese rogerio fagundes.pdf: 3973057 bytes, checksum: 8fe99e859aad91ef3ff737d09df30b91 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T20:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese rogerio fagundes.pdf: 3973057 bytes, checksum: 8fe99e859aad91ef3ff737d09df30b91 (MD5) Previous issue date: 2016-02-02 / CNPQ / As ligninas estão entre as macromoléculas mais abundantes biosintetizadas da Terra. São obtidas como subproduto da indústria do papel e celulose, sendo utilizadas principalmente, como combustíveis. Suas composições, muito variadas, limitam o desenvolvimento de aplicações de mais alto valor agregado; contudo, devido à sua abundância e origem sustentável, existe um crescente interesse em utilizá-las como matéria-prima e na substituição de derivados do petróleo, por exemplo, na produção de fibras de carbono de baixo custo. Para um uso mais amplo em biorefinarias, processos precisam ser estudados e padronizados, visando obter ligninas com propriedades físicas mais homogêneas e maior solubilidade. Neste trabalho, o fracionamento com solventes foi utilizado com este objetivo. O fracionamento da lignina usando solventes é um processo simples, com bons resultados, e que foi utilizado neste estudo para fracionar uma lignina de bagaço de cana (L1) quase insolúvel e de difícil processamento. As frações obtidas foram caracterizadas por FTIR, UV-VIS, Maldi-TOF, análise térmica e reometria de suas soluções, para avaliar seus aspectos estruturais relevantes para a produção de fibras. L1 foi fracionada até o esgotamento com o uso de quatro solventes: tolueno (E1), etanol (E2), metanol (E3) e dimetilsulfóxido (DMSO, E4). As frações E2, E3 e E4 são similares em massa molar e distribuição de massa molar, mas têm importantes diferenças em suas características estruturais, térmicas e na processabilidade. As frações mostraram diferentes temperaturas de transição vítrea e seguem diferentes rotas de degradação térmica, indicando que suas composições químicas apesar de similares, como demonstrado por FTIR, não são exatamente iguais. Propriedades reológicas das soluções utilizadas para a eletrofiação, incluindo a formação de microestruturas como fase gel, apresentaram diferenças significativas, especialmente entre as frações E2 e E3. A solução da fração E2 apresentou homogeneidade e isotropia muito maiores que a lignina L1. A eletrofiação da fração E2 resultou na produção de nanofibras com diâmetros entre 60 e 120 nm. A fração E3 originou nanoesferas com diâmetros entre 90 e 350 nm, nas mesmas condições de eletrofiação. A fração E4 somente recobriu uma superfície com eletrospray. Estes resultados mostram a possibilidade de desenvolver aplicações de mais alto valor agregado usando as frações da lignina, de uma mesma biomassa ou de misturas de biomassas diversas. / Lignins are the second most abundant biosynthesized macromolecules on Earth. They are obtained as byproducts from the paper industry and used mostly as fuel. Their variable composition has been an obstacle to the development of high added-value applications; however, because of their abundance and sustainable origin, there is growing interest in using lignin as a raw material and as a replacement for oil derivatives, such as low cost carbon fibers. In order to use lignins in biorefineries, their physical properties should be standardized and their solubility improved. In this study, sugarcane bagasse lignin (L1) was fractionated with solvents and the fractions were characterized by FTIR, UV-VIS, Maldi-TOF, thermal analysis and solution rheometry to evaluate structural aspects that are relevant for the production of fibers. L1 was sequentially extracted with four solvents: toluene (E1), ethanol (E2), methanol (E3), and dimethyl sulfoxide (DMSO, E4). Fraction E1 was composed mainly of low molecular weight residues. Fractions E2, E3, and E4 were lignins presenting only slightly different molar masses and molar mass distributions, nonetheless relevant differences in their structural characteristics and processability were observed. Thermal and rheological properties of fractions showed significant differences. The fractions presented different glass transition temperatures. Their thermal degradation routes were not similar, which suggest structural differences among them. Rheological properties of the solutions used for electrospinning, including the formation of gel phase microstructures, were significantly different, particularly those of E2 and E3. Fraction E2 presented more isotropic and homogeneous behavior than L1. Electrospinning of E2 resulted in the production of nanofibers with diameters between 60 and 160 nm. E3 produced nanospheres with diameters between 90 and 350 nm while E4 only covered a surface with electrospray. These results show the possibility of developing high added-value applications using fractions of a single lignin or fractions of mixtures of lignins from distinct biomasses.

A engenharia tecidual visa repor, reparar ou ajudar a regenerar tecidos e órgãos danificados por meio da combinação de biomateriais, biomoléculas e células. Scaffolds de nanofibras biodegradáveis mimetizam a matriz extracelular natural fornecendo uma estrutura ideal para o crescimento celular. Blendas de policaprolactona (PCL) e gelatina são biodegradáveis e proporcionam uma combinação de boas propriedades mecânicas, do PCL, com a hidrofilicidade e caráter que promove a adesão celular, da gelatina. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a importância das diferentes espessuras de scaffolds eletrofiados em relação às suas propriedades principais. Quatro conjuntos de scaffolds de PCL/gelatina com diferentes espessuras foram produzidos sob as mesmas condições apenas aumentando o tempo de duração do processo de eletrofiação. Os resultados indicam que as espessuras aumentaram proporcionalmente ao tempo de eletrofiação, variando de 100 nm a 300 nm nos períodos de 1 a 3 horas, enquanto a densidade aparente e a porosidade mantiveram-se constantes. As micrografias das membranas revelaram fibras lisas com diâmetros maiores para os scaffolds de menor espessura, e fibras irregulares com diâmetros menores e regiões fundidas ou ligadas para os scaffolds de maior espessura. Além disso, o aumento da espessura melhorou a resistência mecânica e a molhabilidade dos scaffolds. A esterilização por peróxido de hidrogênio não modificou quimicamente a composição das membranas de PCL/gelatina, embora algumas amostras tenham se deformado. As membranas também apresentaram bons resultados de citotoxicidade, melhorando a viabilidade celular, apesar desses valores diminuírem minimamente para os scaffolds de maior espessura, provavelmente devido à maior quantidade de PCL. O teste de adesão não foi conclusivo e deverá ser repetido. / Tissue engineering aims to replace, repair, or helping regenerate damaged tissues and organs through the combination of biomaterials, biomolecules and cells. Biodegradable nanofibrous scaffolds mimic the natural extracellular matrix providing an ideal structure to cellular growth. Blends of polycaprolactone (PCL) and gelatin are biodegradable and provide a combination of good mechanical properties, from PCL, with the hydrophilicity and cell adhesion promoter character, from gelatin. The aim of this work was to evaluate the importance of the thickness of electrospun scaffolds on their key properties. Four sets of PCL/gelatin scaffolds with different thicknesses were produced under the same conditions by simply increasing the time length of electrospinning process. Results indicate that the thickness increases proportionally to the electrospinning time, varying from 100 nm to 300 nm in periods of 1 to 3 hours, while the apparent density and porosity remained constant. Micrographs from the nonwoven mats revealed smooth fibers with larger diameters in the thinner scaffold, and irregular fibers with smaller diameters and molten or bonded regions as the thickness increased. Furthermore, the increase of thickness improved mechanical resistance and wettability of the scaffolds. Plasma sterilization did not modify chemical composition of PCL/gelatin membranes, although some samples have been deformed. Membranes also presented good results for cytotoxicity, improving cell viability, despite these values decreased minimally to the thicker scaffolds, probably due to the higher amount of PCL. Adhesion test was not conclusive and might be repeat.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-11-13T20:42:28Z No. of bitstreams: 1 Desiree_Scheidt_2018.pdf: 2702009 bytes, checksum: acf3f21bfb597257a2a34ce95b6f6002 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-13T20:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Desiree_Scheidt_2018.pdf: 2702009 bytes, checksum: acf3f21bfb597257a2a34ce95b6f6002 (MD5) Previous issue date: 2018-08-27 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / Nanofibers generated using polymers are generally produced by the electrospinning method. It is a simple, economical and versatile technique that uses an electric force to generate ultrafine fibers. Chitosan is a non-toxic, biodegradable, biocompatible polymer obtained from renewable natural sources that attracts the interest of researchers. However, due to the difficulty of electrospinning pure chitosan, it has been tried to ally the poly (ethylene oxide) PEO to the polymeric matrix of chitosan, in order to facilitate the process of obtaining fibers. In this context, the initial objective of this work was to obtain a polymeric blends containing chitosan and PEO capable of generating nanofibers when subjected to the electrospinning process. The poly (ethylene oxide) was excellent as a helper in chitosan spinning, allowing the obtaining of fibers with up to 90% of the same and the average diameter obtained was of 320nm. The process parameters were evaluated and the ones that showed the best result were a concentration of 4% of chitosan and 2% of PEO, applied tension of 18kv and distance between the collector and needle of 20cm. The incorporation of PEO into the polymeric matrix of chitosan proved to be an effective strategy for obtaining nanofibers by the electrophilic process. The study was then carried out for the incorporation of the drug neomycin sulfate into the electrophilic matrix. Membranes in the ratio of 90/10 (v / v) chitosan / 4% PEO / 4% (m / v), as well as membranes in the ratio 80/20 (v / v) chitosan / PEO (4% / 2%) were studied as support for the incorporation of the drug. When the neomycin sulfate was incorporated together with the solution and subjected to electrospinning, the diameter of the fibers obtained were even smaller, with a mean of 258nm. The obtained membranes were subjected to physico-chemical analysis, which proved the miscibility of the polymers chitosan and PEO as well as confirmed the incorporation of the neomycin sulfate to the blend. The antimicrobial activity for the drug and non-drug membranes was investigated against Gram positive and Gram negative bacteria and the registered inhibition halos were larger or near the control. The neomycin sulfate release test indicated that it had a rapid release profile, and with only 120 minutes, much of the drug had already been released from the polymer film. In view of this, the membranes developed in this study suggest to be promising candidates for the application as a biomaterial in wound healing. / Nanofibras poliméricas podem ser produzidas utilizando o método de eletrofiação. Trata-se de uma técnica simples, econômica e versátil que utiliza um potencial elétrico para gerar fibras em escala nanométrica. Dentre os polímeros eletrofiados, pode-se destacar a quitosana, a qual é um polímero atóxico, biodegradável, biocompatível, obtido por meio de fontes naturais renováveis, que vem despertando o interesse de pesquisadores. No entanto, devido à dificuldade de eletrofiação desse material puro, tem-se buscado aliar o poli (óxido de etileno) PEO à matriz polimérica da quitosana, a fim de se facilitar o processo de obtenção de fibras. Nesse contexto, o objetivo inicial deste trabalho foi a obtenção de uma blenda polimérica contento quitosana e PEO capaz de gerar nanofibras quando sujeitas ao processo de eletrofiação. O poli (óxido de etileno) mostrou-se excelente como auxiliador na fiação da quitosana, permitindo a obtenção de fibras com até 90% da mesma e o diâmetro médio obtido foi de 320nm. Os parâmetros de processo foram avaliados e os que mostraram melhor resultado foi uma concentração de 4% (m/v) de quitosana em ácido acético 90% (v/v) e 2% (m/v) de PEO em ácido acético 50% (v/v), tensão aplicada foi de 18kV e distância entre o coletor e agulha de 20cm. A incorporação do PEO à matriz polimérica de quitosana se mostrou, então, uma estratégia eficaz para a obtenção de nanofibras por meio do processo de eletrofiação. Seguiu-se então o estudo para a incorporação do fármaco sulfato de neomicina à matriz eletrofiada, com a finalidade de ampliar a atividade antimicrobiana do filme obtido. Membranas na proporção 90/10 (v/v) de quitosana/PEO 4%/4% (m/v), assim como membranas na proporção 80/20 (v/v) quitosana/PEO 4%/2% (m/v) foram estudadas como suporte para a incorporação do fármaco. Quando o sulfato de neomicina foi incorporado junto a solução e submetido a eletrofiação, o diâmetro das fibras obtidas foram ainda menores, com média de 258nm. As membranas obtidas foram sujeitas a análises físico-químicas, as quais comprovarem a miscibilidade dos polímeros quitosana e PEO assim como confirmaram a incorporação do sulfato de neomicina à blenda. A atividade antimicrobiana para as membranas com fármaco e sem fármaco foi investigada contra bactérias Gram positivas e Gram negativas e os halos de inibição registrados foram maiores ou próximo ao controle, demonstrando uma alta capacidade antimicrobiana. O teste de liberação do sulfato de neomicina indicou que o mesmo apresenta um perfil de liberação rápido, sendo que com apenas 120 minutos grande parte do fármaco já havia se desprendido do filme polimérico. Diante disso, as membranas desenvolvidas nesse estudo sugerem ser promissoras candidatas para a aplicação como um biomaterial na cicatrização de feridas, sendo ainda necessários estudos de viabilidade celular.

Orientador: Ana Cláudia Rossi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-26T07:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Groppo_MonicaFeresini_M.pdf: 1793041 bytes, checksum: 85a537401a5b84975a441824072b9e89 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O objetivo do presente estudo foi observar o efeito de uma membrana de nanofibras poliméricas a base de poli-epsilon-caprolactona (PCL), impregnadas ou não com hidroxiapatita (HA), na reparação óssea em defeitos críticos produzidos artificialmente na calvária de ratos. Foram utilizados 36 ratos, divididos aleatoriamente em seis grupos de seis animais. Para a indução do defeito ósseo padronizado foram realizadas duas perfurações, por meio de trefina de 3 mm de diâmetro, na calvária dos animais, uma em cada lado, sendo que o lado direito recebeu os tratamentos (HA ou PCL-HA) e os controles (coágulo ou PCL) foram feitos no lado esquerdo. Decorridos 30, 60 e 90 dias da cirurgia, os animais foram mortos por aprofundamento da anestesia. As cabeças foram submetidas à tomografia, considerando um voxel de 0.12 mm, com campo visual de 06 × 16 cm e tempo de aquisição de 40s. Foram utilizados 120 kV, 8 mA e 36.12 mA/s na aquisição. Os diâmetros dos orifícios foram medidos por meio do software Invesalius 3.0. As cabeças foram fixadas com solução de formol tamponado (pH 7,2) em tampão fosfato de sódio a 0,1 M, durante 72 horas e submetidas à descalcificação em solução de EDTA a 7% e formol a 5% até verificação de completa descalcificação (aproximadamente 30 dias). Cortes semi-seriados de 7 ?m foram corados por Hematoxilina-Eosina e foram observadas as características histológicas do processo de cicatrização óssea nas lâminas nos diferentes tempos do estudo. A comparação quantitativa das medidas dos orifícios obtidas com a tomografia foi feita pelo teste de Kruskal-Wallis (teste de Dunn como post hoc), considerando um nível de significância de 5%. As imagens tomográficas revelaram uma tendência de redução do volume do orifício ao longo do tempo, a qual foi maior após 90 dias para todos os tratamentos. O tratamento com PCL+HA mostrou menor volume de orifício do que os outros tratamentos independentemente do período. As medidas histológicas mostraram maior formação de osso induzida pela membrana de PCL com ou sem HA do que os outros tratamentos independentemente do período. A HA mostrou maior aumento da cicatrização óssea com ou sem o PCL. Concluímos que a HA adicionada às nanofibras de PCL melhorou significativamente a cicatrização óssea em defeitos provocados na calvária de ratos / Abstract: The aim of the present study was to observe the effect of a polymeric-nanofiber membrane of poly-epsilon-caprolactone (PCL) with or without hydroxyapatite (HA) on bone healing of critical defects induced in rat calvaria. 36 animals were randomly divided into six groups. The standardized bone defects were obtained by two perforations with 3.0 mm diameter trephine directly into the animals¿ calvaria, one in each side. The right side received the treatments (HA or PCL-HA) and the left side the controls (blood clot or PCL). After 30, 60 and 90 days of the surgical procedure, all animals were killed; the head was sectioned and submitted to tomography (voxel of 0.12 mm, visual field of 6x16 cm, acquisition time of 40s, 120 kV, 8mA and 36.12 mA/s). The perforation diameters were measured using the software Invesalius 3.0. After tomography, all heads were fixed by buffered formol (pH=7.2) in 0.1M sodium-phosphate buffer during 72 hours and submitted to decalcification in 7% EDTA/5% formol solution until complete decalcification (approximately 30 days). Semi-serial 7 µm cuts were stained with Hematoxicilin-Eosin. Histological characteristics of bone healing were observed according to groups and periods. Quantitative comparisons of perforation measurements from both tomography and histological analysis were performed by Kruskal-Wallis (Dunn post hoc) test with a 5% significance level. Tomography images revealed a tendency to reduce the perforation volume along time, which was higher after 90 days for all treatments. The treatment with PCL+HA showed the lower volumes of perforations than the other treatments irrespectively of the period. Histological measurements showed more osseous formation induced by treatment with PCL with or without HA than the other treatments irrespectively of the period. HA appear to increase bone healing with or without PCL. We concluded that HA added to PCL nanofibers significantly improved the bone healing in bone defects of rat calvaria / Mestrado / Anatomia / Mestra em Biologia Buco-Dental

NANOMEDECINE DRUG DELIVERY ACROSS MUCOUS MEMBRANES By Michael G. Lancina III A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy at Virginia Commonwealth University. Virginia Commonwealth Univeristy, 2017. Major Director: Dr. Hu Yang, Associate Professor, Chemical and Life Science Engineering Control over the distribution of therapeutic compounds is a complex and somewhat overlooked field of pharmaceutical research. When swallowing a pill or receiving an injection, it is commonly assumed that drug will spread throughout the body in a more or less uniform concentration and find its way to wherever it is needed. In truth, drug biodistribuition is highly non-uniform and dependent on a large number of factors. The development of advanced drug delivery systems to control biodistribution can produce significant advances in clinical treatments without the need to discover new therapeutic compounds. This work focuses on a number of nanostructured materials designed to improve drug delivery by direct and efficient transfer of drugs across one of the body’s external mucous membranes. Chapter 1 outlines the central concept that unites these studies: nanomaterials and cationic particles can be used to delivery therapeutic compounds across mucous membranes. Special attention is given to dendritic nanoparticles. In chapter 2, uses for dendrimers in ocular drug delivery are presented. The studies are divided into two main groups: topical and injectable formulations. Chapter 3 does not involve dendrimers but instead another cationic particle used in transmembrane drug delivery, chitosan. Next, a dendrimer based nanofiber mat was used to deliver anti-glaucoma drugs in chapter 4. A three week in vivo efficacy trial showed dendrimer nanofiber mats outperformed traditional eye drops in terms of intra-ocular pressure decrease in a normotensive rat model. Finally, we have developed a new dendrimer based anti-glaucoma drug in chapter 5. Collectively, these studies demonstrate some of the potential applications for nanotechnology to improve transmembrane drug delivery. These particles and fibers are able to readily adhere and penetrate across epithelial cell lays. Utilizing these materials to improve drug absorption through these portals has the potential to improve the clinical treatment of wide variety of diseases.

The work described in the thesis seeks to lay a foundation for a better understanding of the use of electrospun nanofibers as a sorbent material. Three miniaturised electrospun nanofiber based solid phase extraction devices were fabricated. For the first two, 10 mg of electrospun polystyrene fibers were used as a sorbent bed for a micro column SPE device (8 mm bed height in a 200 μl pipette tip) and a disk (I) SPE device (5 mm 1 mm sorbent bed in a 1000 μl SPE barrel). While for the third, 4.6 mg of electrospun nylon nanofibers were used as a sorbent bed for a disk (II) SPE device, (sorbent bed consisting of 5 5 mm 350 μm stacked disks in a 500 μl SPE barrel). Corticosteroids were employed as model analytes for performance evaluation of the fabricated SPE devices. Quantitative recoveries (45.5-124.29 percent) were achieved for all SPE devices at a loading volume of 100 μl and analyte concentration of 500 ng ml-1. Three mathematical models; the Boltzmann, Weibull five parameter and the Sigmoid three parameter were employed to describe the break through profiles of each of the sorbent beds. The micro column SPE device exhibited a breakthrough volume of 1400 μl, and theoretical plates (7.98-9.1) while disk (I) SPE device exhibited 400-500 μl and 1.39-2.82 respectively. Disk (II) SPE device exhibited a breakthrough volume of 200 μl and theoretical plates 0.38-1.15. It was proposed that the formats of future electrospun nanofiber sorbent based SPE devices will be guided by mechanical strength of the polymer. The study classified electrospun polymer fibers into two as polystyrene type (relatively low mechanical strength) and nylon type (relatively high mechanical strength).