Polimerizações radicalares por transferência de átomo organocatalisada e por desativação melhorada : uma abordagem de síntese e aplicações de poli('beta'-pineno) = Organocatalyzed and deactivation enhanced atom transfer radical polymerizations: an approach for poly('beta'-pinene) synthesis and applications

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Plínio Ribeiro, 1990-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/13023
Resumo: Orientador: Roniérik Pioli Vieira
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Desta forma, a síntese de poli(ß-pineno) pode ser conduzida por diversas técnicas, no entanto, a maior parte delas impossibilita qualquer controle sobre as propriedades do biomaterial produzido. Neste contexto, a polimerização radicalar por transferência de átomo organocatalisada (O-ATRP) e a polimerização radicalar por transferência de átomo com desativação melhorada (DE-ATRP) constituem estratégias poderosas para a síntese controlada de polímeros, possibilitando a customização da estrutura do material. No presente trabalho, a O-ATRP foi aplicada de forma inédita para a síntese de oligo(ß-pineno), revelando as limitações da polimerização de ß-pineno. O oligômero produzido apresentou intensa atividade antioxidante e foi extensivamente investigado quanto a sua estrutura e propriedades químicas. Em estudos de aplicações, filmes funcionais bioativos à base de oligo(ß-pineno) e quitosana foram desenvolvidos pela primeira vez na literatura para uso potencial como embalagens. Nesta aplicação, a incorporação de oligo(ß-pineno) aumentou as atividades antioxidante e antimicrobiana dos filmes produzidos, com efeito plastificante sobre as cadeias de quitosana. Ademais, filmes de quitosana/oligo(ß-pineno) em diferentes composições foram empregados com sucesso para a descontaminação de águas contendo múltiplos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, contaminantes altamente tóxicos. A melhor formulação demonstrou um desempenho adsortivo três vezes maior do que aquele exibido pela quitosana pura. Membranas constituídas por nanofibras de quitosana, álcool polivinílico e oligo(ß-pineno) com potencial para aplicações em engenharia de tecidos foram produzidas por eletrofiação. Estas membranas foram usadas com sucesso para proliferação celular. As maiores proporções de oligômero avaliadas exibiram os melhores resultados de crescimento de células devido à ótima biocompatibilidade deste material. Ainda, copolímeros nanométricos hiperramificados de poli(ß-pineno) foram sintetizados via DE-ATRP e utilizados eficientemente para entrega de genes em células humanas. Os complexos polímero-gene (280-110 nm) contendo as maiores proporções de poli(ß-pineno) exibiram os melhores resultados de estabilidade, entrega e transfecção gênica. Finalmente, um estudo de revisão foi elaborado para se obter um melhor entendimento sobre os avanços da polimerização radicalar por transferência de átomos (ATRP) em aplicações de entrega de fármacos e genesAbstract: ß-Pinene is an organic extractive that can be produced by a wide variety of plants. This vinylic hydrocarbon presents an outstanding potential for biopolymers production. In this context, the synthesis of poly(ß-pinene) can be performed by several techniques. However, most of them make it impossible to have any control over the properties of the biomaterial produced. Thus, organocatalyzed atom transfer radical polymerization (O-ATRP) and deactivation-enhanced atom transfer radical polymerization (DE-ATRP) constitute effective strategies for the controlled synthesis of polymers, enabling the customization of the material structure. In the present work, O-ATRP was unprecedently applied for oligo(ß-pinene) synthesis, revealing the limitations of ß-pinene polymerization. The produced oligomer showed intense antioxidant activity and was extensively investigated regarding its structure and chemical properties. In application studies, bioactive functional films based on oligo(ß-pinene) and chitosan were developed for the first time in the literature for potential use as packaging. In this application, the incorporation of oligo(ß-pinene) increased the antioxidant and antimicrobial activities of the produced films, with a plasticizing effect on the chitosan chains. Additionally, chitosan/oligo(ß-pinene) films with different compositions were successfully used for the decontamination of water containing multiple polycyclic aromatic hydrocarbons, highly toxic contaminants. The best formulation demonstrated an adsorptive performance three times higher than that exhibited by pure chitosan. Membranes constituted by chitosan, polyvinyl alcohol, and oligo(ß-pinene) nanofibers with potential for applications in tissue engineering were produced by electrospinning. These membranes were successfully used for cell proliferation. The highest proportions of oligomer evaluated showed the best cell growth results due to the excellent biocompatibility of this material. Furthermore, poly(ß-pinene) nanometric hyperbranched copolymers were synthesized via DE-ATRP and efficiently used for gene delivery in human cells. The polymer-gene complexes (280-110 nm) containing the highest proportions of poly(ß-pinene) exhibited the best stability, gene delivery, and transfection results. Finally, a review study was designed to obtain a better understanding of the advances in atom transfer radical polymerization (ATRP) in drug and gene delivery applicationsDoutoradoEngenharia QuímicaDoutor em Engenharia QuímicaCNPQ142521/2018-3; 403595/2021-5[s.n.]Vieira, Roniérik Pioli, 1989-Cavalheiro, Carla Cristina SchmittMei, Lúcia Helena InnocentiniFelisberti, Maria IsabelSouza, Marcio Nele deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRodrigues, Plínio Ribeiro, 1990-20222022-07-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (223 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/13023RODRIGUES, Plínio Ribeiro. Polimerizações radicalares por transferência de átomo organocatalisada e por desativação melhorada: uma abordagem de síntese e aplicações de poli('beta'-pineno) = Organocatalyzed and deactivation enhanced atom transfer radical polymerizations: an approach for poly('beta'-pinene) synthesis and applications. 2022. 1 recurso online (223 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/13023. 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