Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O problema do resíduo plástico vem se tornando crucial nos últimos anos no que concerne aos problemas ambientais. Neste cenário, a preparação de compósitos baseados em polímeros e fibra naturais, tais como as da casca de coco, levaria à redução do custo do produto final e a consequente diminuição da quantidade de resíduo do agronegócio descartado no meio ambiente. No Brasil, a produção anual de coco é por volta de 1,5 bilhões de frutos em uma área cultivada de 2,7 milhões de hectares. Porém, a fibra da casca do coco tem sido pouco utilizada para aplicações industriais, representando um componente importante no montante de resíduo. Por outro lado, polímeros biodegradáveis vêm atraindo a atenção da população como um todo, em razão dos problemas ambientais decorrentes do uso crescente de materiais poliméricos de degradabilidade baixa descartados como resíduos. Adicionalmente, quando se considera uma aplicação na área médica, torna-se necessário que os produtos sejam esterilizados, e a radiação ionizante é amplamente utilizada para a esterilização de artefatos médico-cirúrgicos. Neste trabalho, foram estudados blendas e compósitos baseados em dois polímeros comerciais: poli(e- caprolactona), PCL, e poli(ácido láctico), PLLA, e fibra de coco verde. Estes polímeros, além de biodegradáveis, são também biocompatíveis, por isso, é importante conhecer o efeito da radiação ionizante nestes materiais. As amostras foram irradiadas com raios gama proveniente de fonte de 60Co e com feixe de elétrons, com doses de radiação no intervalo de 10 kGy a 1 MGy. As amostras não irradiadas e irradiadas foram ensaiadas por diversas técnicas analíticas e de caracterização que permitiram conhecer suas propriedades de modo a viabilizar sua aplicação como precursores de artefatos médico-cirúrgicos. Não foi possível observar a influência da dose de radiação na estabilidade térmica das blendas irradiadas no intervalo de dose estudado. A adição de fibra de coco parece não influenciar significativamente a estabilidade térmica dos compósitos não irradiado e irradiados até 100 kGy. O processo de acetilação das fibras mostrou-se ineficiente na promoção da interação na interface das fibras com a matriz polimérica, conforme esperado inicialmente. Isto foi evidenciado pela ligeira redução da resistência à tração observada nas amostras dos compósitos. Apesar disso, esta redução não chega a afetar negativamente as propriedades mecânicas das blendas comparativamente com as dos compósitos. A radiação ionizante também não promoveu interação detectável entre as fibras e a matriz polimérica. Os resultados dos testes de citotoxicidade indicaram que os produtos de lixiviação dos homopolímeros, blendas e compósitos não liberaram quantidade de substâncias suficientes que provoquem morte celular significativa. O processamento térmico devido ao procedimento para a obtenção dos compósitos e o tratamento químico prévio de acetilação das fibras contribuíram para a redução da carga microbiológica. Além disso, reduzindo-se a carga microbiológica inicial, foi possível reduzir as doses necessárias para realizar a esterilização. Os resultados dos ensaios de degradabilidade enzimática e em solo simulado indicam que os materiais estudados não são afetados negativamente pelo processamento por radiação. Embora a adição das fibras tenha reduzido levemente o processo de degradação, os compósitos continuaram degradando ao longo do tempo. Os produtos fabricados utilizando os materiais estudados neste trabalho poderão ser processados por radiação até doses de 100 kGy sem prejuízo à sua biodegradabilidade. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A modified oil-in-water emulsion process was developed to produce novel microporous hemi-spherical polycaprolactone (PCL) microparticles called “hemi-shells”. Through the addition of a porogen such as sodium bicarbonate into the PCL-dichloromethane oil phase and emulsification in an acidic polyvinyl alcohol aqueous phase, microporous hemi-shells formed as dichloromethane evaporated. Carbon dioxide gas evolution from the porogen reaction with the acidic aqueous phase created particles with an externally microporous shell and a large internal cavity. The hemi-shells were characterized by various methods, including scanning electron microscopy and optical microscopy which were specifically used to quantify the hemi-shell yield. The final number-average particle yield of the optimised manufacturing method for particle manufacture in the 50-200 micron size range was 84%. The number-average hemi-shell yield in the same size range was 41%. These novel microparticles have potential applications in tissue engineering and drug delivery / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2011. / Chemical Engineering / unrestricted

[ES] La presente Tesis Doctoral se ha centrado en el aislamiento y caracterización de materiales celulósicos y extractos activos, procedentes de las cascarillas de arroz y café, y su incorporación a películas de almidón y mezclas compatibilizadas de almidón-PLA, para mejorar sus propiedades funcionales como materiales para el envasado de alimentos. Las fibras de celulosa (CF) se obtuvieron mediante tratamiento alcalino y de blanqueo, con un rendimiento de 41 y 53 g fibras/100 g cascarilla, respectivamente para cascarilla de arroz y café. Los nanocristales de celulosa (CNC) se aislaron de las fibras mediante hidrólisis ácida, con un rendimiento del 5% respecto a las fibras y con alta cristalinidad (90-92%), resistencia térmica y relación de aspecto (L/d: 20-40). Los compuestos activos se obtuvieron mediante extracción hidrotérmica (180 ºC; 9,5 bares), con un rendimiento de 17-18 g/ 100 g de cascarilla. Dichos extractos exhibieron capacidad antioxidante (EC50: 5,37-5,29 mg sólidos extraídos/ mg DPPH) y antimicrobiana (cuantificada en términos de concentración mínima inhibitoria: MIC) frente a L. innocua (MIC: 48-52 mg polvo/mL) y E. coli (MIC: 50-66 mg polvo/mL). Los materiales celulósicos procedentes de cascarilla de arroz y café se incorporaron a películas de almidón termoplástico (TPS), obtenidas mediante mezclado en fundido y moldeo por compresión. El módulo elástico aumentó un 186 y 121% cuando se incorporó a la matriz un 1% (p/p) de CNC de cascarilla de arroz y café, respectivamente. Del mismo modo, las CF se añadieron a las películas de TPS al 1, 5 y 10 pt%. Ambas CF aumentaron la rigidez y redujeron la extensibilidad de los films, aunque las CF de cascarilla de café mantuvieron mejor la ductilidad al 1 y 5% (p/p). La permeabilidad al vapor de agua de las películas de TPS no se redujo en los materiales compuestos, aunque la permeabilidad al oxígeno se redujo en aproximadamente un 17%. Al incorporar extractos activos a los films de almidón, mejoraron sus propiedades de tracción; el módulo elástico aumentó un 350%, a la vez que se hicieron menos extensibles. Las fibras de celulosa de ambos residuos fueron más efectivas como agentes de refuerzo en los films con extractos sólidos que en los de almidón solo. Se estudiaron también mezclas de almidón-PLA utilizando como compatibilizador policaprolactona funcionalizada con anhídrido maléico y/o glicidil metacrilato (PCLMG o PCLG). Se analizó el efecto de la proporción de PLA en la mezcla (20 y 40% respecto al almidón), y la de ambos compatibilizadores (2,5 y 5%), en las propiedades de los films. Los análisis de la microestructura, el comportamiento térmico y las propiedades funcionales (mecánicas, ópticas y de barrera) de los films, demostraron que sustituir el 20% del almidón por PLA e incorporar el 5% de PCLG podría ser una buena estrategia para obtener materiales adecuados para envasado de alimentos. Además, se estudió el efecto de la adición de rellenos celulósicos (CF y CNC) y del extracto antioxidante de cascarilla de café en la mezcla de almidón-PLA compatibilizada seleccionada. Las propiedades antioxidantes de los films se probaron a través de su eficacia para preservar al aceite de girasol de la oxidación. Se observaron diferencias significativas en las propiedades funcionales de los films cuando los CNC se incorporaron mediante dos métodos diferentes. El efecto de refuerzo de los materiales celulósicos en mezclas de S-PLA fue menos notable que en las películas de almidón, probablemente debido a la superposición del efecto de refuerzo de PLA. El extracto antioxidante no mejoró el comportamiento mecánico en la mezcla, pero le confirió capacidad antioxidante, adecuada para aplicaciones en el envasado de alimentos. / [CAT] La present Tesi Doctoral s'ha centrat en l'aïllament i caracteritzaciò de materials cel.lulòsics i extractes actius, procedents de pellorfa d'arròs i café, i la seua incorporació a pel·lícules de midó i mescles compatibilitzades de midò-PLA, per a millorar les seues propietats funcionals com materials per al envasat d'aliments. Les fibres de cel.lulosa (CF) s'obtingueren mitjançant tractament alcalí i de blanqueig, amb un rendiment de 41 i 53 g fibres/100g pellorfa, respectivament per a pellorfa d'arròs i cafè. Els nanocristalls de cel·lulosa (CNC) es van aïllar de les fibres de cel·lulosa per mig d'hidròlosi àcida, amb un rendiment del 5% respecte a les fibres; en tots dos casos, amb alta cristal·línitat (90-92%), resistència tèrmica i relaciò d'aspecte (L/d: 20-40). Els composts actius s'obtingueren mitjançant l'extracció hidrotèrmica (180 ºC; 9,5 bars), amb un rendiment del 17-18 g/100 g de pellorfa. Aquests composts exhibiren capacitat antioxidant (EC50: 5,37-5,29 mg extracte solit/ mg DPPH) i antimicrobiana, (quantificada en termes de concentració mínima inhibitòria: CMC) enfront a L. innocua (MIC: 48-52 mg pols/mL) i E. coli (MIC: 50-66 mg pols/ mL). Els materials cel·lulòsics procedents de pellorfa d'arròs i cafè es van incorporar a pel·lícules de midó termoplàstic (TPS), obtingudes mitjançant mesclat en fos i modelatge per compressió. El mòdul elàstic va augmentar un 186 i 121% quan es va incorporar a la matriu un 1 pt% CNC de pellorfa d'arròs i café, respectivament. De la mateixa manera, les CF es van afegir a les pel·lícules de TPS al 1, 5 i 10 pt%. Ambdues CF va augmentar la rigidesa de les pel·lícules i es va reduir la seua capacitat d'estirament. No obstant, les CF de pellorfa de cafè mantingueren millor la ductilitat al 1 i 5%. La permeabilitat al vapor d'aigua de les pel·lícules de TPS no es va reduir en els materials compostos, encara que la permeabilitat a l'oxigen es va reduir en aproximadament un 17%. A l'incorporar extractes actius a les pel·lícules de midó, milloraren les propietats de tracció de les pel·lícules ; el mòdul elàstic va augmentar un 350%, mentre que les pel·lícules es feren menys extensibles. Les CF dels dos residus foren més efectives com agents de reforç en pel·lícules que contenien extractes actius, que en pel·lícules de midó pur. També es van estudiar mescles de midò-PLA utilitzant com a compatibilitzador policaprolactona funcionalitzada amb anhídrid maleic i/o glicidil metacrilat (PCLMG o PCLG). Es va analitzar l'efecte de la proporció de PLA en la mescla (20 i 40% respecte al midó), i de la tots dues compatibilitzadors (2,5 i 5%), en les propietats de les pel·lícules. Els anàlisis de la microestructura, el comportament tèrmic i les propietats funcionals (mecàniques, óptiques i de barrera) de les pel·lícules, demostraren que substituir el 20% del midó per PLA i incorporar el 5% de PCLG podria ser una bona estratègia per a obtindré pel·lícules adequades per a l'envasat d'aliments. A demés, es va estudiar l'efecte de l'addició de reforçaments cel·lulòsics (CF i CNC) i extracte antioxidant de pellorfa de cafè, en mescles de midó-PLA compatibilitzades. Les propietats antioxidants de les pel·lícules s'analitzaren a través de la seua eficàcia per a preservar de l'oxidació l'oli de gira-sol. S'observaren diferències significatives en les propietats funcionals de les pel·lícules quan els CNC s'incorporaren mitjançant dos mètodes diferents. L'efecte de reforç dels materials cel·lulòsics en mescles de S-PLA va ser menys notable que en les pel·lícules de midó, provablement degut a la superposició de l'efecte de reforç del PLA. L'extracte antioxidant no va millorar el comportament mecànic en les mescles, però li va conferir la capacitat antioxidant adequada per a aplicacions a l'envasat d'aliments. / [EN] This Doctoral Thesis has focused on the isolation and characterisation of cellulosic materials and active extracts from coffee and rice husks, and their incorporation into starch films and starch-PLA compatibilised blend films in order to improve their functional properties as food packaging materials. Cellulose fibres were obtained through alkali and bleaching treatment with a final yield of 41 and 53 g fibres/100 g husk, respectively for rice and coffee husks. Cellulose nanocrystals were isolated from the bleached fibres by acid hydrolysis, with a yield of 5% with respect to bleached fibres, in both cases, with high crystallinity (90-92%), thermal resistance and aspect ratio (L/d: 20-40). The active compounds were obtained by hydrothermal extraction (180 ºC, 9.5 bar) with yields of 17 -18 g/100 g husks. They exhibited antioxidant properties (EC50: 5.37-5.29 mg extract solids/mg DPPH) and antibacterial activity against L. innocua (MIC: 48-52 mg powder/mL) and E. coli (MIC: 50-66 mg powder/mL), which were quantified in terms of the minimal inhibitory concentration. Cellulosic material from rice and coffee husks were incorporated into thermoplastic starch films (TPS) by melt blending and compression moulding. The elastic modulus increased by 186 and 121% when 1 wt% of cellulose nanocrystals (CNC) from rice and coffee husks, respectively, was incorporated into the matrix. Likewise, cellulose fibres (CF) were incorporated into TPS films at 1, 5 and 10 wt%. Both CF increased the film stiffness while reducing its stretchability. However, CF from coffee husk better maintained the film ductility at 1 and 5 wt%. The water vapour permeability of TPS films was not reduced in composites, although oxygen permeability was lowered by about 17%. When active extracts were incorporated into starch films, they improved the tensile properties; the elastic modulus increased by about 350%, while films became less stretchable. The cellulosic fibres from both residues were more effective as reinforcing agents in films containing extract solids than in net starch films. Starch-PLA blend films were also studied using grafted polycaprolactone with maleic anhydride and/or glycidyl methacrylate (PCLMG or PCLG) as compatibilisers. The effect of both the PLA ratio in the blend (20 and 40% with respect to starch) and the amount of both compatibilisers (2.5 and 5%) on the film properties was analysed. The analyses of microstructure, thermal behaviour and functional properties (mechanical, optical and barrier) of the films led to the conclusion that substituting 20% of the starch by PLA, and incorporating 5% of PCLG would be a good strategy to obtain films suitable for food packaging. The effect of the addition of cellulosic fillers (CF and CNC) and antioxidant aqueous extract from coffee husk to compatibilised starch-PLA blends was also studied. The antioxidant properties of the films were tested through their efficacy at preserving sunflower oil from oxidation. Significant differences were observed in the functional properties of the films when CNC was incorporated by two different methods. The reinforcing effect of cellulosic materials in S-PLA blends was less noticeable than in starch films, probably due to the overlapping of the PLA reinforcing effect. The antioxidant extract did not improve the mechanical performance in the blends, but conferred antioxidant capacity suitable for food packaging applications. / Collazo Bigliardi, S. (2019). Lignocellulosic fractions from rice and coffee husks to improve functionality of biodegradable films based on starch and poly-lactic acid [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/123055 / TESIS

New methods for the preparation of porous biomedical scaffolds have been explored for applications in tissue engineering and drug delivery. Scaffolds with controlled pore morphologies have been generated which incorporate cyclodextrin-drug inclusion complexes as the drug delivery component. Supercritical CO2 was explored as the main processing fluid in the complex formation and in the foaming of the polymer scaffold. The co-solvents, ethanol, ethyl acetate and acetone, were explored in each stage, as needed, to improve the solvent power of CO2. The first goal was to promote cyclodextrin-drug complex formation. Complex formation by traditional methods was compared with complex formation driven by processing in supercritical CO2. Complex formation was promoted by melting the drug in supercritical CO2 or in CO2 + co-solvent mixtures while in the presence of cyclodextrin. Some drugs, such as piroxicam, are prone to degradation near the drug's ambient melting temperature. However, this approach using CO2 was found to circumvent drug thermal degradation, since drug melting temperatures were depressed in the presence of CO2. The second goal was to produce porous polymeric matrices to serve as tissue engineering scaffolds. Poly(lactide-<i>co</i>-glycolide) and poly(ε-caprolactone) were investigated for foaming, since these biomedical polymers are already commonly used and FDA approved. Polymer foaming with CO2 is an alternative approach to conventional solvent-intensive methods for porosity generation. However, two major limitations of polymer foaming using CO2 as the only processing fluid have been reported, including the formation of a non-porous outer skin upon depressurization and limited pore interconnectivity. Approaches to circumvent these limitations include the use of a co-solvent and controlling depressurization rates. The effect of processing parameters, including foaming temperatures and depressurization rate, as well as co-solvent addition, were examined in polymer foaming using CO2. Drug release dynamics were compared for foams incorporated with either pure drug, cyclodextrin-drug physical mixture or cyclodextrin-drug complex. Pore morphology, polymer choice and drug release compound choice were found to alter drug release profiles. / Ph. D.

This diploma thesis dealt with the comparison of different methods of amination of polycaprolcatone in terms of their effectiveness for tissue engineering. A polycaprolactone membrane was prepared by an electrospinning method, which was subsequently modified by three different amination methods. Selected types of amination were plasma polymerization with cyclopropylamine monomer, hybrid modification using plasma and N-allylmethylamine monomer, and chemical amination using aminolysis with diaminohexane. Surface amines were subsequently characterized by electron scanning microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and contact angle measurement. A cell culture designated A375 (Human malignant melanoma cell lines A375® CRL-1619®) was cultured on the thus modified membranes, which was analyzed by optical microscopy, and a proliferation assay was performed by determining the relative amount of ATP. Based on the experimental results, we can confirm the success for all types of amination. In terms of efficiency for tissue engineering, the amination method by plasma polymerization with the monomer cyclopropylamine has the most satisfactory results.

In this work, an in-depth analysis of crystalline characteristics has been performed for a unique set of strictly monodisperse poly-ε-caprolactone (PCL) oligomers. The molecules have different sets of end groups with various degrees of bulkiness and hydrogen bonding potential, affecting their aptitude to pack in ordered crystal structures. The oligomers also have different numbers of repeating units (n = 2-64), affecting the degree to which end groups influence overall molecular characteristics. The presence of bulky end groups leads to an innate confinement effect on crystallisation which in turn makes it possible to utilize the set of PCL oligomers to study confined space crystallisation. Confined space crystallisation is explored as a route to gain further understanding about the early metastable phases in crystal formation.   The monodisperse nature of the samples made it possible to collect very precise small-angle and wide-angle X-ray scattering data (SAXS and WAXS) as well as calorimetric data. Computer modeling studies were performed to support experimental findings. It was shown that end groups strongly affected crystallisation features for the shorter oligomers (n ≤ 8) but to a lesser extend for the longer oligomers (n ≥ 16). The presence of a bulky end group at one end of an oligomer could inhibit the formation of hydrogen bonds on the other end. Short oligomers (n = 8) with OH-end groups exhibited novel packing characteristics. At one isothermal crystallisation temperature the molecules exhibited not only lamellar ordering but also an additional, likely rectangular or slanted, ordering. The sample was packed in a unique structure with molecular chains lying parallel but not aligned head to head with each other. At a higher crystallisation temperature the molecules packed in a double layered structure and at an even higher temperature in a typical non-folded but tilted single-molecular layer pattern.   Unit cell determination was performed for a short oligomer with two bulky end groups, showing the existence of a tetragonal unit cell with different dimensions than the orthorhombic unit cells previously reported for linear PCL without end groups. To gain greater insight into the earliest stages of molecular packing, in situ WAXS measurements were performed using a synchrotron radiation beam and measuring data each 12 s whilst very slowly going from melt to isothermal crystallisation. It was shown that the crystal unit cell was distorted during the first minutes of slow crystallisation, which might either represent a metastable phase or else a highly distorted orthorhombic phase. / QC 20101105

Thermoplastic blends of several biodegradable polymers with lignin (L) and lignin esters were prepared by solvent casting and melt processing. Among the biodegradable thermoplastics were cellulose acetate butyrate (CAB), poly-hydroxybutyrate (PHB), poly-hydroxybutyrate-co-valerate (PHBV), and a starch-caprolactone blend (SCL). Lignin esters included acetate (LA), butyrate (LB), hexanoate (LH), and laurate (LL). Blend characteristics were analyzed in terms of thermal and mechanical properties. The results indicate widely different levels of interaction between two polymer constituents. Melt blended samples of CAB/LA and CAB/LB were compatible on a 15-30 nm scale when probed by dynamic mechanical thermal analysis, and the glass transition temperatures of the blends followed Fox equation, whereas those of CAB/LH and CAB/LL showed distinct broad transitions on the same scale. Melt blending produced well dispersed phases whereas large phase separation evolved out of solvent castings. Crystallinity and melting points of PHB and PHBV were affected by the incorporation of lignin component, revealing some interaction between the blend constituents. Blends of SCL with L and LB revealed significant effect on crystallinity and melting temperatures of poly-caprolactone component, revealing polymer-polymer interaction between SCL and lignin components. An increased degree of crystallinity was observed in the case of higher-Tg L compared to lower Tg LB. Improvememt in modulus (and in some cases strength also) was observed in almost all blends types due to the glassy reinforcing behavior of lignin. / Master of Science

Elektrostatické zvlákňování (v literatuře též uváděné jako electrospinning) bylo použito pro příprvu čistě polykaprolaktonových nanovláken a kompozitních nanovláken na bázi polykaprolaktonu s hydroxyapatitovými nanočásticemi. Připravená vlákna byla analyzována za použití rastrovací elektronové mikroskopie. Mechanické vlastnosti vláken byly určeny prostřednictvím zkoušky jednoosým tahem. Testy prokázaly silnou závislost mechanických vlastností vláken na jejich směrovém uspořádání a fázovém složení (především přítomnosti hydroxyapatitových částic). Směrové uspořádání vláken přispělo k výraznému zlepšení napětí při přetržení a celkové tažnosti. Zajímavý jev byl pozorován v případě kompozitních vláken– hydroxyapatitové částice zhoršily mechanické vlastnosti neuspořádaných vláken (napětí při přetržení a celkovou tažnost), ale vliv částic nebyl tak patrný v případě směrově uspořádaných vláken. Povrchové vlastnosti vláken byly modifikovány prostřednictvím nízkoteplotní plazmy. Změny povrchových vlastností vláken byly analyzovány pomocí měření kontaktního úhli a XPS analýzy (rentgenové fotoelektronové spektroskopie). Měření kontaktního úhlu ukázalo výrazný vliv plazmového opracování na povrchovou smáčivost vláken, kdy kontaktní úhel byl zcela neměřitelný. Výsledky analýzy ukázaly vliv plazmového opracování struktur na mikroskopické úrovni – plazmové opracování ovlivnilo pouze polymerní složku vláknitých struktur, zatímco hydroxyapatitové částice nebyly ovlivněny vůbec. Na vybraných strukturách bylo provedeno několik biologických zkoušek. Test v simulovaném tělním roztoku prokázal bioaktivitu kompozitních (polykaprolaton/hydroxyapatit) nanovláken prostřednoctví precipitace fází na bázi fosforečnanů vápenatých na povrchu kompozitních struktur. Následné in-vitro buněčné testy (dle normy ISO 10993-5 a WST-8 test) prokázaly významný pozitivní přínos hydroxyapatitových částic ve vláknitých strukturách, stejně jako kladný vliv plazmového opracování, kdy kompozitní oplazmovaná vlákna vykazovala 1,5násobnou bioaktivitu v porovnání s neplazmovanými čistě polykaprolaktonovými vlákny.

No description available.

Tesis por compendio / [ES] El uso masivo de plásticos sintéticos y su impacto medioambiental obliga a buscar alternativas biodegradables para el envasado de los alimentos,etapa necesaria para su adecuada conservación.Así mismo,la necesidad de incrementar la vida útil de los alimentos ha despertado gran interés en el desarrollo de materiales activos(antimicrobianos y antioxidantes)que mantengan su calidad y seguridad por más tiempo,mediante el uso de compuestos de origen natural,seguros para el consumidor.En este sentido,el desarrollo de materiales biodegradables activos para el envasado de alimentos constituye hoy en día un reto importante para la industria alimentaria.En la presente Tesis Doctoral,se ha estudiado la encapsulación de carvacrol mediante el electroestirado o extensión y secado de diferentes disoluciones poliméricas con carvacrol.Se han utilizado polímeros biodegradables portadores de diferente polaridad(almidón termoplástico:TPS,polivinil-alcohol:PVA, policaprolactona:PCL o ácido poliláctico:PLA)disueltos en el solvente adecuado,con el fin de obtener capas activas.Estas capas se han combinado con otras de polímeros con propiedades complementarias,para obtener laminados activos adecuados para el envasado de alimentos.Los laminados combinaron polímeros polares(TPS o PVA)y poliésteres no polares(PCL o PLA)incorporando el carvacrol en una de las capas.Se evaluó la cinética de liberación del activo,así como la acción antimicrobiana de los materiales obtenidos.Los laminados se caracterizaron en su funcionalidad como material de envase(prop. de barrera,mecánicas u ópticas)así como en su estructura y comportamiento térmico.Los estudios de encapsulación revelaron un mayor potencial encapsulante del carvacrol para los polímeros no polares(PCL;PLA),aunque el PVA mostró también una buena afinidad con el compuesto activo.La matriz de PVA mostró una mayor retención de carvacrol mediante electroestirado de sus disoluciones acuosas que por extensión y secado,sin necesidad de adición de tensoactivos como el Tween85.Para la encapsulación en PLA,se usaron mezclas binarias de solventes aptos para contacto con los alimentos(acetato de etilo y DMSO).En este caso,se obtuvo una mayor eficiencia encapsulante del PLA en los materiales obtenidos por extensión y secado que en los electroestirados.La cinética de liberación del carvacrol de las fibras de PCL explicó el mayor efecto antibacteriano contra E.coli,y el escaso efecto antilisteria.La velocidad de liberación del activo aumentó cuando disminuyó la polaridad de los simulantes alimentarios, mostrando una liberación completa en los sistemas apolares,pero solo hasta 75% en los sistemas acuosos,que requerirían una mayor proporción del activo en el envase para potenciar su efectividad.La combinación de láminas de TPS con fibras de PCL cargadas con carvacrol dio lugar a materiales con una permeabilidad al vapor de agua mejorada,en comparación con los films de almidón,sin efectos relevantes sobre las otras propiedades funcionales estudiadas.Cuando los laminados se probaron in vitro contra cepas G(+) y G(-) mostraron un efecto antibacteriano similar al de las fibras de PCL con carvacrol,pero retrasado en el tiempo.Los estudios de desintegración-biodegradación de los laminados almidón-PCL revelaron que las películas con carvacrol afectaron la actividad del inóculo del compost,disminuyendo ligeramente la biodegradabilidad de las películas,pero alcanzando valores de desintegración similares(75-80%)a las muestras libres de carvacrol.Se obtuvieron también laminados de PLA y PVA mediante la extensión y secado de disoluciones acuosas de PVA con carvacrol.La superficie del PLA fue sometida a aminolización a fin de mejorar la extensibilidad de las disoluciones acuosas.A pesar del incremento de la componente polar de la energía superficial del PLA y su mejorada humectabilidad con las soluciones de PVA,estas bicapas no mostraron una mejora significativa en las propied / [CA] L'ús massiu de plàstics sintètics i el seu impacte mediambiental obliga a buscar alternatives biodegradables per a l'envasament dels aliments necessari per a la seua conservació.Així mateix,la necessitat d'incrementar la vida útil dels aliments ha despertat gran interés en el desenvolupament de materials actius(antimicrobians i antioxidants)que mantinguen la seua qualitat i seguretat per més temps,per mitjà de l'ús de compostos d'origen natural,segurs per al consumidor.En este sentit,el desenvolupament de materials biodegradables actius per a l'envasament d'aliments constituïx un repte important per a la indústria alimentària.En la present Tesi Doctoral,s'ha estudiat l'encapsulació de carvacrol per mitjà de l'electroestirat o extensió i assecat de diferents dissolucions polimèriques amb carvacrol.S'han utilitzat polímers biodegradables portadors de diferent polaritat(midó termoplàstic:TPS, polivinil-alcohol:PVA, policaprolactona:PCL o àcid poliláctic:PLA)dissolts en el solvent adequat,a fi d'obtindre capes actives.Estes s'han combinat amb altres de polímers amb propietats complementàries,per a obtindre laminats actius adequats per a l'envasament d'aliments.Els laminats van combinar polímers polars(TPS o PVA)i poliésters no polars(PCL o PLA)incorporant el carvacrol en una de les capes.Es va avaluar la cinètica d'alliberament de l'actiu,així com l'acció antimicrobiana dels materials obtinguts.Els laminats es van caracteritzar en la seua funcionalitat com a material d'envàs(propietats de barrera, mecàniques o òptiques),així com en la seua estructura i comportament tèrmic.Els estudis d'encapsulació van revelar un major potencial encapsulant del carvacrol per als polímers no polars(PCL i PLA),encara que el PVA va mostrar també una bona afinitat amb el compost actiu.La matriu de PVA va mostrar una major retenció de carvacrol per mitjà d'electroestirat de les seues dissolucions aquoses que per extensió i assecat,sense necessitat d'addició de tensioactius com el Tween 85.Per a l'encapsulació en PLA,es van usar mescles binàries de solvents aptes per a contacte amb els aliments(acetat d'etil i DMSO).Es va obtindre una major eficiència encapsulant del PLA en els materials obtinguts per extensió i assecat que en els electroestirats.La cinètica d'alliberament del carvacrol de les fibres de PCL va explicar el major efecte antibacterià contra Escherichia coli,i l'escàs efecte antilisteria.La velocitat d'alliberament de l'actiu va augmentar quan va disminuir la polaritat dels simulants alimentaris,mostrant un alliberament complet en els sistemes no polars, però només fins a un 75% en els sistemes aquosos,que requeririen una major proporció de l'actiu en l'envàs per a potenciar la seua efectivitat.La combinació de làmines de TPS amb fibres de PCL carregades amb carvacrol va donar lloc a materials amb una permeabilitat al vapor d'aigua millorada,en comparació amb els films de midó, sense efectes rellevants sobre les altres propietats funcionals.Quan els laminats es van provar in vitro contra ceps Gram(+) i Gram(-) van mostrar un efecte antibacterià semblant al de les fibres de PCL amb carvacrol,però retardat en el temps.Els estudis de desintegració-biodegradació dels laminats midó-PCL van revelar que les pel·lícules amb carvacrol van afectar l'activitat de l'inocule del compost,disminuint lleugerament la biodegradabilitat,però aconseguint valors de desintegració semblants(75-80%)a les mostres lliures de carvacrol.Es van obtindre també laminats de PLA i PVA per mitjà de l'extensió i assecat de dissolucions aquoses de PVA amb carvacrol.La superfície del PLA va ser sotmesa a aminolizatció a fi de millorar l'extensibilitat de les dissolucions aquoses.A pesar de l'increment de la component polar de l'energia superficial del PLA i la seua millorada mullabilitat amb les solucions de PVA,estes bicapes no van mostrar una millora significativa en les propietats mecàniques i de barrera / [EN] The massive use of synthetic plastics and their environmental impact makes necessary the search for biodegradable alternatives for food packaging. Likewise, the need to increase the shelf life of food has aroused great interest in the development of active materials (antimicrobial and antioxidant) that maintain food quality and safety for longer periods of time through the use of compounds of natural origin, safe for the consumer. In this sense, the development of active biodegradable materials for food packaging is both a major imperative and challenge for the food industry today. In the present Doctoral Thesis, the encapsulation of carvacrol has been studied by means of the electrospinning or casting of different polymeric solutions with carvacrol. Biodegradable polymers with different polarities (thermoplastic starch: TPS, poly(vinyl-alcohol): PVA, poly-(¿-caprolactone): PCL or poly(lactic acid): PLA) dissolved in the appropriate solvent have been used to obtain active layers. These have been combined with other polymers with complementary properties, to obtain active laminates suitable for food packaging. The laminates combined polar polymers (TPS or PVA) and non-polar polyesters (PCL or PLA) incorporating carvacrol in one of the layers. The release kinetics of the active ingredient was evaluated, as well as the antimicrobial action of the materials obtained. The laminates were characterized in their functionality as a packaging material (barrier, mechanical or optical properties), as well as in their structure and thermal behaviour. Encapsulation studies revealed a higher encapsulating potential of carvacrol for non-polar polymers (PCL and PLA), although PVA also showed a good affinity with the active compound. The PVA matrix showed a higher retention of carvacrol by electrospinning of its aqueous solutions than by casting, without the need for addition of surfactants such as Tween 85. For the encapsulation in PLA, binary mixtures of solvents suitable for food contact (ethyl acetate and DMSO) were used. A higher encapsulation efficiency of PLA was obtained in the materials produced by casting than by electrospinning. The carvacrol release kinetics of PCL fibres explained the higher antibacterial effect against Escherichia coli and the lower antilisterial effect. The release ratio of the active ingredient increased when the polarity of the food simulants decreased, showing a complete release in non-polar systems and only up to 75% in aqueous systems that would require a higher proportion of the active ingredient in the packaging material to enhance its effectiveness. The combination of TPS films with carvacrol loaded PCL fibres resulted in materials with improved water vapour permeabilities, compared to starch films, with no relevant effects on the other functional properties. When the laminates were tested in vitro against Gram (+) and Gram (-) strains, they showed a similar antibacterial effect to that of PCL fibres with carvacrol, but delayed in time. Disintegration-biodegradation studies of PCL-starch laminates revealed that carvacrol films affected the activity of the compost inoculum, slightly decreasing the biodegradability of the laminates, but reaching similar disintegration values (75-80%) to the carvacrol-free samples. PLA and PVA laminates were also obtained by casting aqueous PVA solutions with carvacrol. The surface of PLA was submitted to aminolization in order to improve the extensibility of the aqueous solutions. Despite the increase in the polar component of the PLA surface energy and its improved wettability with PVA solutions, these bilayers did not show significant improvement in mechanical and barrier properties over the PLA monolayers. / The authors would like to thank the Ministerio de Economia y Competitividad of Spain, for funding this study as part of projects AGL2013-42989-R and AGL2016-76699-R and predoctoral research grant # BES-2014-068100. / Tampau, A. (2020). Carvacrol encapsulation by electrospinning or solvent casting to obtain biodegradable multilayer active films for food packaging applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/140313 / TESIS / Compendio