Obtenção de nanocristais de celulose bacteriana e sua aplicação no desenvolvimento de nanopartículas revestidas com xiloglucana de Tamarindus indica L.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pirich, Cleverton Luiz
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/60670
Resumo: Orientadora : Profª Drª Maria Rita Sierakowski
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spelling Pirich, Cleverton LuizFreitas, Rilton Alves de, 1976-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica)Sierakowski, Maria Rita2019-05-10T15:49:34Z2019-05-10T15:49:34Z2013https://hdl.handle.net/1884/60670Orientadora : Profª Drª Maria Rita SierakowskiCo-orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de FreitasDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 06/03/2013Bibliografia: f. 66-74Resumo: O desenvolvimento de materiais ecologicamente sustentáveis é de grande interesse industrial e científico por utilizar fontes de origem renovável, com baixo custo e alta biocompatibilidade. Entre os candidatos de grande potencial estão os nanocristais de celulose (NC) e a xiloglucana (XG). Observando que na parede celular vegetal as microfibrilas de celulose com a XG se organizam em complexas redes polissacarídicas pode-se utilizá-las mimetizando, em laboratório, a síntese de biocompósitos como nanofilmes, ou revestimentos tridimensionais. Na literatura, as condições de obtenção desses biocompósitos, são pouco relatadas. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e otimizar os processos para a obtenção de partículas estáveis de NC adsorvidas com XG, para o desenvolvimento de revestimentos tridimensionais. Para tal, utilizamos como matérias primas a celulose de fonte bacteriana (CB), para sintetizar e isolar nanocristais de celulose bacteriana (NCB) e, a XG de sementes de Tamarindus indica, para os ensaios de adsorção. Os NCB foram produzidos por diferentes hidrólises (radicalar, com CH2O2, H2SO4, HCl e com a mistura híbrida entre H2SO4 e HCl [Hbd]). Após o isolamento, os NCB foram caracterizados em função de seu tamanho, carga, cristalinidade e morfologia, por granulometria a laser, espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta (p?); difratometria de raios-X (DRX), e microscopia de força atômica (MFA). O revestimento NCB-XG foi avaliado através da isoterma de Langmuir, determinando a proporção de massa por colorimetria (I2/KI), seguida dos ensaios por p?, DLS e MFA. Também, foi realizada a síntese de nanofilmes por multicamadas alternadas de NCB e XG aplicando a técnica de automontagem (do inglês Layer by Layer - LbL). A deposição das camadas foi avaliada por microbalança de cristal de quartzo (MCQ), pela perda e ganho de massa. A rugosidade (RMS) das camadas foi medida por MFA, e a espessura (dx) por elipsometria. Nos resultados observou-se que somente as hidrólises ácidas (HCl, H2SO4 Hbd) obtiveram êxito no isolamento dos NCB, onde as medidas por granulometria a laser sugeriram tamanhos inferiores aos obtidos por CH2O2 e radicalar. Os atributos dos NCB isolados a partir das hidrólises com HCl (NCB-HCl), H2SO4 (NCB-H2SO4) e da mistura híbrida destes ácidos (NCB-Hbd) diferiram significativamente somente no valor do potencial zeta (-4,8 a -45,6 mV) dependendo do grau de sulfatação. Na interação com a XG o grau de sulfatação apresentou efeitos tanto negativos, quando em maior grau [NCB-H2SO4 vs NCB-HCl :211 vs 235 ?g.mg-1 (XG.NCB-1)], quanto positivos, quando em menor grau [NCB-Hbd vs NCB-HCl: 235 vs 275 ?g.mg-1 (XG.NCB-1)]. Dessa forma, por apresentar a maior adsorção, o NCB-Hbd foi escolhido para a síntese das partículas de NCB-XG. As análises dos filmes multicamadas demonstraram a formação de um sistema composto por deposição de camadas espessas de NCB (9,86 nm) e finas de XG (3,84 nm), com superfícies relativamente homogêneas (RMS: NCB/XG: 3,71/3,41 nm). Nós demonstramos, pela primeira vez, em literatura, a influência de modificações na superfície de NCB na interação com XG, obtendo NCB com maior adsorção a XG. Otimizamos as condições para obtenção de nanopartículas estáveis em solução de NCB-XG e seu potencial na aplicação para revestimentos homogêneos de partículas tridimensionais pela técnica de LbLAbstract: The development of environmentally friendly and sustainable materials represents great interest for industrial and scientific applications due their renewability (renewable sources), combined with low cost and high biocompatibility. Among the great potential candidates, there are cellulose nanocrystals (NC) and xyloglucan (XG). In plant cell wall, NC and XG are organized in complex polysaccharide chains in structures that might be mimic in laboratory conditions, targeting the development of biocomposites, as nanofilms or tridimensional coating, the last one case practically unexplored in scientific databases. Therefore, this study aims the development and optimization of several processes to obtain stable particles of NC for tridimensional coating with XG. Bacterial cellulose (BC) was used as raw material to isolate its nanocrystals, NCB, and XG from Tamarindus indica seeds for the adsorption experiments. NCB were isolated by various hydrolysis process (radical, CH2O2, H2SO4, HCl and a mix of HCl and H2SO4 [Hbd]), and were characterized by average size distribution using laser granulometry, dynamic light scattering, (DLS), net charge through zeta potential (p?), crystallinity with x-ray diffraction (XRD) and morphology by AFM. Coating was evaluated in solution through Langmuir isotherm assays using the I2/KI colorimetric method, p?, DLS and by AFM. In a second process, the Layer by Layer technique was utilized to coat NCB particles, evaluating mass loss and uptake through quartz crystal microbalance (QCM); thickness and roughness by ellipsometry and AFM, respectively. Only HCl, H2SO4 and Hbd hydrolysis succeeded to isolate the NCB, exhibiting lower size distribution values than compared methods, showing greater process efficiency. NCB characteristics isolated by HCl (NCB-HCl), Hbd (NCB-Hbd) and H2SO4 (NCB-H2SO4) differ only in zeta potential values (-4,8 mV to -45,6 mV) depending of sulfate content. Sulfation reaction exhibited negative effects, when present in a greater content (NCB-H2SO4 vs NCB-HCl: 211 vs 235 ?gXG.mgNCB-1), as well as positive whenever in a minor content (NCB-Hbd vs NCB-HCl: 235 vs 275 ?gXG.mgNCB-1), on the interaction with XG. Therefore, NCB-Hbd was chosen to synthetize NCB-XG particles due to its higher adsorption rate. Analysis by QCM, AFM and ellipsometry showed a multilayer of NCB-XG composed by a thick layer of NCB (9.86 nm) and thin of XG (3.84 nm) with a relative homogenous surface (NCB/XG roughness: 3.71/3.41 nm). Thus, NCB synthesis was optimized, revealing higher adsorption to XG and demonstrating the coating of stable and homogenous NCB-XG multilayer for application of tridimensional nanoparticles in solution.74 f. : il.application/pdfDisponível em formato digitalDissertaçõesBioquímicaNanopartículasXiloglucanasObtenção de nanocristais de celulose bacteriana e sua aplicação no desenvolvimento de nanopartículas revestidas com xiloglucana de Tamarindus indica L.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - CLEVERTON LUIZ PIRICH.pdfapplication/pdf3843551https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/60670/1/R%20-%20D%20-%20CLEVERTON%20LUIZ%20PIRICH.pdfe39b25e1a4d6d4ed42fa9240f25fd336MD51open access1884/606702019-05-10 12:49:34.813open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/60670Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-05-10T15:49:34Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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