Production and characterization of lignin nanoparticles derived from lignocellulosic biomass

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Filipa Marlene Carvalho
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/59146
Resumo: Dissertação de mestrado em Biotechnology
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Due to its aromatic structure, lignin is a promising raw material for the synthesis of different biomaterials. Furthermore, the production of lignin nanoparticles (LNPs) gained prominence due to their biodegradability and bioactive properties. However, the properties of nanoparticles from organosolv lignin (OL) are unclear. For this reason, the objective of this work was the production and characterization of LNPs. For that, LNPs were produced from ethanol organosolv lignin using the nanoprecipitation method. Two types of LNPs were optimized: LNPs 100 nm and LNPs 300 nm, which presented a spherical shape, narrow size distribution and a reduced polydispersity. The thermal stability of these LNPs was improved regarding to raw lignin, and the chemical structure of lignin was not affected when the LNPs were produced. The antimicrobial preliminary tests proved that LNPs with 300 nm presented a bacteriostatic effect on E. coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium. Relatively to the antioxidant effect, LNPs presented a lower RSA than raw lignin. However, when increased the time of reaction and the concentration of LNPs, this value was very similar to the raw lignin. Additionally, the LNPs showed a low cytotoxic effect in Caco-2 cell line in a time dependent-manner. Furthermore, the LNPs presented an antioxidant effect against intracellular ROS in a concentration-manner (0.005 and 0.01 mg/mL) These results showed that it was possible to obtain LNPs with good physico-chemical properties and with potential for high value applications such as biomedical, pharmaceutical and food applications.A lignina é um dos polímeros mais abundantes e um recurso renovável obtido a partir da biomassa lignocelulósica. Organosolv é um pré-tratamento químico promissor que envolve o uso de solventes orgânicos como o metanol, o etanol ou a acetona para a extração da lignina. Em comparação com outras tecnologias de pré-tratamento, o processo organosolv é capaz de produzir uma lignina de alta pureza (baixa impureza inorgânica e livre de enxofre) e de baixo peso molecular (Mw). Devido à sua estrutura aromática, a lignina é uma matéria-prima promissora para a síntese de diferentes biomateriais. Além disso, a produção de nanopartículas de lignina (LNPs) ganhou destaque devido à sua biodegradabilidade e propriedades bioativas. Contudo, as propriedades das nanopartículas produzidas a partir de lignina organossolv não são claras. Por esse motivo, as LNPs foram produzidas a partir da lignina organosolv utilizando o método de nanoprecipitação. Dois tipos de LNPs foram o desenvolvidas: LNPs 100 nm e LNPs 300 nm, que apresentaram uma forma esférica, estreita distribuição de tamanho e uma polidispersividade reduzida. A estabilidade térmica dessas LNPs foi melhorada quando comparada à lignina bruta, e a estrutura química dos LNPs não foi afetada quando estas foram produzidas. Os testes antimicrobianos preliminares comprovam que os LNPs com 300 nm apresentam um efeito bacteriostático nas estirpes bacterianas de E.coli O157:H7 e Salmonella Typhimurium. Relativamente ao efeito antioxidante, as LNPs apresentam uma menor RSA do que a lignina bruta. No entanto, quando aumentamos o tempo de reação e a concentração, esse valor é muito semelhante ao da lignina bruta. Adicionalmente, as LNPs mostraram um baixo efeito de citotoxico na linha celular Caco-2. No entanto este efeito citotoxico aumenta quando aumentamos o tempo de incubação e quando a concentração de LNPs é maior. Além disso, os LNPs apresentam um efeito antioxidante contra as ROS intracelulares, quando a concentração destas LNPs é maior (0.05 e 0.1 mg/mL). Estes resultados mostraram que foi possível obter LNPs com boas propriedades físico-químicas e com potencial para aplicações de alto valor como aplicações biomédicas, farmaceuticas e na indústrial alimentar.Teixeira, J. A.Cerqueira, Michele Michelin RibeiroUniversidade do MinhoFreitas, Filipa Marlene Carvalho20182018-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/59146eng202168441info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T11:55:52Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/59146Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:45:25.376093Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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