Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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Acesso aberto (Open Access)
Caracterização de embalagens PET com aditivos absorvedores de raios UV
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-11-30) Guimarães, Paulo Vitor; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Mac Leod, Tatiana Cristina De Oliveira; Giraldi, André Luis F. De Moura
A embalagem é a principal barreira entre o produto e o meio externo possivelmente contaminado, sendo que a mesma deve oferecer integridade ao que vai ser consumido pelo cliente; porém muitas vezes ela é a responsável por alguma alteração negativa no produto. Para isso, as empresas investem em pesquisas para o desenvolvimento e fabricação de embalagens inteligentes, que podem até interagir com o meio externo, focando na melhoria de suas características e eficiência; ou na adição de aditivos no material protetor, com intuito de minimizar o ataque de agentes externos. Alimentos e produtos farmacêuticos para fins estéticos que possuem ácidos graxos (óleos e gorduras) em sua composição são facilmente deteriorados pela luz, e as embalagens protetoras destes produtos devem possuir elementos de barreiras contra estes raios, caso contrário o mesmo pode ser fotoxidado. Devido a este fato, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar as embalagens PET com aditivos absorvedores de raios UV e avaliar suas eficiências de fotoprotecão.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento e caracterização de compósitos de PET com partículas metálicas com atividade antimicrobiana
(Universidade Federal de Alfenas, 2015-06-23) Guerra, Marcos Antônio; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Silva, Mariana Altenhofen Da; Hirano, Laos Alexandre
O objetivo desse trabalho foi desenvolver compósitos com micropartículas de cobre na forma esférica (MPCu-esf) e na forma de flake (MPCu-flake), com nanopartículas de cobre (NPCu) e com nanopartículas de prata + sílica (NPAg-Si), com diferentes concentrações, em matriz de poli(tereftalato de etileno)- PET. A partir dos compósitos, foram produzidos filamentos, cuja atividade antimicrobiana in vitro foi avaliada e comparada entre os compósitos. Foi utilizada a metodologia conforme norma AATCC-100 para avaliação do efeito bactericida das micro e nanopartículas metálicas nas bactérias S.aureus e Klebsiella pneumoniae para um tempo de incubação de 24 horas. As propriedades mecânicas como tenacidade e alongamento, as propriedades térmicas e ópticas também foram avaliadas com a finalidade de garantir que essas propriedades não foram afetadas de forma impedir a produção das fibras em escala industrial. Os resultados permitiram confirmar as características antimicrobianas de forma satisfatória para os nanocompósitos produzidos a partir das MPCu-esférica e das NPCu, ambos na concentração mínima de 0,022% m/m e para as NPAg+Si na concentração mínima de 0,045% m/m. Com relação às propriedades mecânicas, constatou-se pequena queda na tenacidade e aumento do alongamento para todos os compósitos. Nas propriedades térmicas, constatou-se leve redução das temperaturas de cristalização e de fusão cristalina dos compósitos com o aumento da concentração das partículas metálicas. Quanto às propriedades ópticas, observou-se que a cor a* (verde - vermelha) aumentou na direção da cor vermelha e a cor b* (azul – amarela) aumentou na direção da cor amarela com o aumento da concentração das partículas e a cor L* (opacidade) foi reduzida com o aumento da concentração das partículas. As informações obtidas a partir desse estudo serão relevantes para produção de tecidos e não tecidos para utilização médica, hospitalar, higiênicos e em vestuários. Além dessas aplicações, como o PET é utilizado também para a fabricação de embalagem de alimentos na forma de garrafas e filmes, os compósitos poderão ser explorados para obtenção de maior tempo de conservação dos alimentos.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento e caracterização de membranas de quitosana e casca de banana verde para cicatrização de feridas cutâneas
(Universidade Federal de Alfenas, 2014-07-22) Franco, Patrícia Battaglini; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Martins, Edivaldo Aparecido Nunes Martins; Mariano, Neide Aparecida
Conhecida popularmente por sua capacidade cicatrizante, a casca de banana verde foi objeto de estudo deste trabalho para que juntamente com a quitosana, material amplamente estudado como biomaterial por suas propriedades cicatrizantes, anti-inflamatórias e antibacterianas, formasse uma membrana com aplicações em lesões cutâneas. O tratamento de feridas da pele (queimaduras, úlceras, feridas cirúrgicas e de diabetes) é um problema mundial devido às possíveis complicações decorrentes do processo de cicatrização, como infecções, septicemia e até o óbito. Este estudo fez-se interessante por ser a banana um fruto amplamente cultivado ao redor do mundo, assim como o fato de a quitosana ser derivada da quitina, um subproduto da indústria pesqueira, de modo que sua produção seja econômica e ambientalmente viável. Para a preparação das membranas a base de quitosana, foram estudados dois diferentes métodos de extração dos princípios ativos da casca de banana verde, o método da decocção e da secagem. Ambos os métodos apresentam bons resultados em relação às características mecânicas das membranas formadas, ressaltando-se que foi necessária a utilização de quantidades menores de pó obtido no método da secagem para que as membranas produzidas apresentassem uma textura melhor. No processo de cicatrização cutânea a região afetada deve ser mantida úmida, por isso foi feito o teste de comportamento hídrico das membranas, avaliando-se a porcentagem de intumescimento. Todas as membranas produzidas apresentaram elevada capacidade de intumescimento quando imersas em solução tampão de pH semelhante ao sangue, em temperaturas próximas a da temperatura corporal, 37º C. As membranas também apresentaram permeabilidade ao vapor d’água, sendo que a membrana preparada com casca de banana em pó, devido a maior presença de sólidos em suspensão, os quais aumentaram o volume livre entre as moléculas, possibilitou uma maior passagem de vapor d’água através da mesma. O caráter hidrofílico das membranas foi comprovado pelas análises de ângulo de contato. A temperatura de fusão, Tm, obtida por meio da análise de DSC, sugere que as membranas formadas com a casca em pó, têm um grau de cristalinidade menor que as demais. Ambos os métodos foram eficientes na preparação de membranas com resultado inibitório de crescimento das bactérias analisadas, S. aureus e E. coli. Conclui-se que os dois métodos estudados para extração dos metabólitos na casca de banana verde foram eficientes para formação de membranas com características adequadas para o uso em cicatrização de feridas cutâneas.
Acesso aberto (Open Access)
Membrana de quitosana incorporada com extrato de uva Jacquez para tratamento de feridas cutâneas
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-07-28) Almeida, Leiliane Aparecida De; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Melo, Maria Do Socorro Fernandes; Mota, Renata Vieira Da
O estudo sobre tratamentos de feridas é constante por ser uma enfermidade que atinge grande parte da população mundial, abrangendo desde queimaduras até doenças mais graves como diabetes. Com isso, busca-se um melhor recobrimento que substitua as funções epiteliais sem que haja contaminações por microrganismos. Um biopolímero muito estudado para este fim é a quitosana. Ela é derivada da quitina e encontrada principalmente em exoesqueletos de insetos e crustáceos. A uva é uma fruta rica em compostos fenólicos que se concentram principalmente na casca, semente e engaços. Tanto a quitosana quanto a uva possuem propriedades cicatrizantes, anti-inflamatórias e antibacterianas. Assim, por meio deste estudo foram desenvolvidas e caracterizadas membranas de quitosana acrescidas de extrato de uva para potencial aplicação no tratamento de feridas cutâneas. Uma primeira etapa deste estudo foi a obtenção e caracterização do extrato da cultivar Jacques (Vitis bourquina), considerando a baga inteira. O extrato foi obtido por maceração hidroalcoolica de etanol 50% v/v. A partir do extrato pronto, seguiu-se para as análises qualitativas e semi-quantitativas, além da atividade antirradicalar, análise de FTIR, para que fosse possível caracterizar os compostos ali presentes, e análise da atividade antimicrobiana. As análises qualitativas e semi-quantitativas apontaram para a presença de compostos fenólicos e taninos condensados no extrato. O espectro de FTIR comprovou a existência de grupos hidroxilas pertencentes a compostos fenólicos e água. Também pode-se observar a presença de bandas relacionadas a moléculas aromáticas derivados de pirano referente a taninos condensados. O extrato mostrou baixa atividade antirradicalar comparada com os padrões quercetina e ácido gálico, possivelmente em razão da pequena presença de flavonoides. Com relação à análise antimicrobiana, a concentração do extrato empregada não apresentou formação de halo de inibição para as bactérias analisadas. Na segunda etapa da pesquisa, as membranas foram sintetizadas e caracterizadas quanto aos teores de umidade, comportamento hídrico, solubilidade, permeabilidade ao vapor d’água e também analisadas pelo FTIR, DSC, MEV e análise da atividade antimicrobiana. As membranas contendo quitosana e extrato de uva apresentaram uniformidade em sua composição e transparência, fator ideal para a manutenção das feridas cutâneas. Elas também apresentaram umidade, capacidade de absorção de água e passagem de vapores de água satisfatórios, mantiveram a integridade no teste de solubilidade, e ainda, mostraram resistência térmica acima da temperatura corpórea. Por meio destas análises e também pelo expectro de FTIR foi possível averiguar a interação entre a quitosana e o extrato. Entretanto, a atividade antibacteriana não foi observada em nenhuma membrana. Conclui-se que o método de extração empregado foi eficiente, pois no extrato obtido há presença de compostos cicatrizantes de interesse, assim como as membranas de quitosana acrescidas deste extrato apresentaram propriedades satisfatórias para aplicação no tratamento de feridas cutâneas.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção de nanopartículas fluorescentes de quitosana para potencial aplicação biomédica
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-02-28) Padilha, Andreia De Carvalho; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Melo, Maria Do Socorro Fernandes; Marques, Rodrigo Fernando Costa
A tecnologia de bioimagens aliada à nanomedicina é um campo de grande demanda no desenvolvimento de materiais que não necessitem de técnicas invasivas e que apresentem propriedades que permitam à sua aplicação biológica. A quitosana (Q) é um biopolímero que apresenta aplicações biomédicas interessantes devido a sua biocompatibilidade, biodegradabilidade e baixa toxicidade. Em contrapartida, sua baixa eficiência quântica de fluorescência natural limita sua utilização na área de bioimagem. Neste contexto, este trabalho teve como foco o estudo da fluorescência de nanopartículas de quitosana obtidas através de tratamento hidrotérmico em diferentes temperaturas e tempos de exposição utilizando ácido clorídrico (HCl), ácido cítrico (AC) e ácido acético (AAc) como solventes. Posteriormente, às nanopartículas de Q-HCl foi incorporado o fármaco metotrexato (MTX). As partículas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), distribuição de tamanhos de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico (DLS) e carga de superfície (potencial Zeta). No estudo das propriedades fotoluminescentes das partículas de quitosana, estas foram caracterizadas por espectroscopia de UV-visível, por espectroscopia de fluorescência e quanto à eficiência quântica. Já com as nanopartículas incorporadas com MTX foi avaliada a eficiência de incorporação do fármaco. As sínteses com HCl e AC foram efetivas na formação de nanopartículas, comprovadas pela análise de DLS. Os espectros de FTIR demonstraram que a estrutura característica da quitosana foi mantida e que houve interação com o ácido. Os espectros de UV-visível e de fluorescência para Q-HCl e Q-AAc mostraram que a diminuição do tamanho das nanopartículas é acompanhada de uma mudança no formato e intensidade das bandas de absorção, excitação e emissão. O aumento da intensidade fluorescente foi comprovado pela determinação da eficiência quântica das partículas, evidenciando que o tratamento hidrotérmico potencializa suas propriedades fotoluminescentes, apresentando um aumento de 75 vezes para as NPs Q-HCl sintetizadas nas condições de 150°C por 120 minutos. Através da análise térmica foi observado que a incorporação do MTX proporcionou uma melhora na estabilidade térmica das nanopartículas. Por fim, a análise morfológica por MEV mostrou correlação com os diâmetros médios obtidos por DLS, demonstrou o formato esférico das nanopartículas de Q-HCl e Q-AC, bem como o aumento dos tamanhos das nanopartículas de quitosana após incorporação do MTX. A interação entre fármaco e quitosana também foi observada nos espectros de FTIR e a incorporação de MTX às NPs Q-HCl foi de 72,9%, acompanhado de alteração nos formatos das nanopartículas.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção, caracterização e utilização de hidrogel de quitosana e glicerol fosfato para imobilização de lipase de Rhizopus oryzae
(Universidade Federal de Alfenas, 2015-06-26) Pereira, Rafael Matsumoto; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Paula, Ariela Veloso De; Bastos, Reinaldo Gaspar
A preocupação com o desenvolvimento de técnicas menos agressivas em termos ambientais contribuindo para o desenvolvimento sustentável, levou a utilização de tecnologia enzimática e materiais biodegradáveis como uma rota alternativa. A quitosana é um polímero atóxico, biodegradável e biocompatível proveniente da desacetilação da quitina, subproduto da indústria pesqueira. Uma de suas aplicações é como suporte para a imobilização de biocatalisadores com o intuito de melhorar algumas características, como estabilidade e reutilização. A imobilização pode ocorrer por diversas técnicas, não existindo um método único que abrange todo e qualquer caso. Neste contexto, esse trabalho estudou a viabilidade da utilização de um hidrogel à base de quitosana para imobilização da lipase de Rhizopus oryzae (L036P). Para isso foi realizada a imobilização da lipase por adsorção física e por ligação covalente em hidrogel de quitosana ativado com glutaraldeido. A fim de verificar modificações químicas significativas e a perda de massa das amostras em função da temperatura, os materiais foram submetidos às técnicas de termogravimetria (TG) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A massa residual foi de 30% para a enzima livre e de 45% para as enzimas imobilizadas e os espectros de FTIR comprovaram a imobilização devido a mudanças ocorridas em algumas bandas de absorção. A análise da morfologia da superfície do suporte foi realizada através de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura que evidenciaram uma estrutura mais densa e menos porosa após a reticulação do hidrogel. A atividade hidrolítica da lipase imobilizada foi de 406,30 U/g para a imobilização por adsorção física; 439,82 U/g para a imobilização por ligação covalente. Os parâmetros cinéticos km e Vmáx foram determinados e não houve diferença significativa no valor de km para a ambas as lipase imobilizada já o valor de Vmáx sofreu uma queda para ambas as imobilizações indicando uma possível inibição não competitiva. A estabilidade térmica e de estocagem foram avaliadas e foi observada uma melhora na estabilidade térmica após 150 minutos e a atividade hidrolítica de todos os materiais não apresentaram perda significativa após 120 dias. Os biocatalisadores foram ainda caracterizados quanto a atividade ótima de atuação em função da temperatura e pH utilizando a técnica de planejamento de experimentos ( delineamento composto rotacional 2² com três repetições no ponto central). Os resultados encontrados mostraram que há uma variação na temperatura e pH ótimo após a imobilização, sendo encontrado valores máximos de 839,76 U/g para a lipase livre (pH 7,5 a 36°C), 574,18 U/g para a lipase imobilizada por adsorção física (pH 7,5 a 50°C) e 3572,44 U/g para a lipase imobilizada por ligação covalente (pH 8,5 60°C). A partir dos resultados obtidos, verificou-se a potencialidade da utilização de hidrogel como suporte de imobilização da lipase.
Acesso aberto (Open Access)
Preparação e caracterização de membranas de quitosana e mPEG-PCL para recobrimento de feridas e liberação controlada de gentamicina
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-05-30) Brianezi, Samira Faleiros Silva; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Hirano, Laos Alexandre; Melo, Maria Do Socorro Fernandes
Atualmente é de grande interesse a fabricação de novos materiais para o recobrimento de feridas de pele. A quitosana (QUIT) é um material funcional por suas características de biodegradabilidade, biocompatibilidade e não toxicidade. Além disso, pode acelerar a cicatrização de feridas e se mostra hemostática e bactericida. A policaprolactona (PCL) é um poliéster com propriedades compatíveis e biodegradabilidade, encontrado em várias aplicações biomédicas, como liberação controlada de fármacos. O copolímero de metoxi polietileno glicol (mPEG) e PCL, o mPEG-PCL, é um copolímero anfifílico biodegradável, tornando possível a interação da PCL (hidrofóbica) com a QUI, que é hidrofílica. A gentamicina (GE), também hidrofílica, é um dos antibióticos mais utilizados devido ao seu baixo custo e boa estabilidade. Nesta pesquisa foram preparadas membranas de QUIT com mPEG-PCL e GE, as quais foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), colorimetria, analise na região do infravermelho (FTIR), termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratória (DSC), umidade e porcentagem de intumescimento. Ainda, foram realizados ensaios de liberação de GE in vitro e da atividade antimicrobiana, utilizando Escherichia coli e Staphylococcus aureus. A distribuição uniforme do copolímero mPEG-PCL na matriz de QUIT e a presença de GE na superfície das mesmas foram observadas nas micrografias de MEV e comprovadas por FTIR. Além disso, não houve alteração significativa na cor L das membranas, que se mostraram translucidas, propriedade importante para recobrimentos de ferida. Por DSC, obteve-se temperaturas de fusão intermediarias, comparando-se com as da QUIT e do mPEG-PCL, porém superiores à temperatura corpórea (37⁰C). A TG mostrou perda de massa das membranas em temperaturas superiores a 37⁰C. As membranas foram capazes de absorver tampão, simulando os fluidos exsudados da ferida e apresentaram cerca de 15% de umidade. Nos testes de atividade antimicrobiana, foi possível observar halo de inibição ao redor das membranas carregadas com GE, que teve uma liberação inicial menor na membrana com maior concentração de mPEG-PCL no ensaio de liberação in vitro.
Acesso aberto (Open Access)
Síntese de nanopartículas de quitosana/PLA para liberação controlada de antibiótico no tratamento de mastite
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-07-27) Castro, Karine Cappuccio De; Campos, Maria Gabriela Nogueira; Carvalho, Flávia Chiva; Marques, Rodrigo Fernando Costa
A mastite bovina ocasiona grave impacto no setor leiteiro, causando sérios prejuízos, tanto pelo comprometimento funcional da glândula mamária, como na redução da produção de leite. Além disso, causa sérios riscos à saúde pública, uma vez que as principais espécies de patógenos bacterianos causadores de mastite são produtoras de toxinas. Neste contexto, a nanotecnologia é uma alternativa bastante interessante para contornar as limitações dos tratamentos convencionais de mastite, através da criação de dispositivos nanoestruturados que sejam capazes de direcionar o antimicrobiano para a superfície do epitélio glandular e para o interior do tecido afetado, de forma a potencializar o efeito do antibiótico sob as bactérias. O uso da quitosana e do Ácido Polilático (PLA) para este tipo de aplicação se deve às suas inúmeras propriedades, em especial a biocompatibilidade e a biodegradabilidade. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a obtenção e caracterização de diferentes formulações de nanopartículas de quitosana/PLA para liberação controlada de gentamicina (GEN), através da metodologia de emulsificação - evaporação de solvente. As nanopartículas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a um Detector de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Distribuição do Tamanho de Partículas (DLS) e Carga Superficial (Potencial Zeta). Ainda, foram avaliadas a eficiência de encapsulamento da gentamicina, a liberação de gentamicina in vitro pelo método de diálise e a atividade antimicrobiana através do teste de Difusão em Disco e da determinação da Concentração Mínima de Inibição (CMI) pelo método de microdiluição sucessiva, utilizando Staphylococcus aureus. As análises de DLS mostraram um tamanho médio de nanopartículas entre 150 e 400 nm, variando com a composição da formulação. As análises de MEV mostraram partículas esféricas de tamanho correspondente às medidas de DLS, por essa análise também foi possível observar a formação de aglomerados em determinadas condições de síntese. Pelas análises de FTIR, através das bandas características e do alargamento e/ou aumento da intensificação das bandas, foi possível confirmar a interação entre os componentes da formulação, sugerindo a formação de uma nanopartícula do tipo “core-shell”, onde o PLA estaria no núcleo e a quitosana na casca. Ainda, o estudo do potencial zeta em função do pH mostrou que as partículas possuem cargas de superfície positivas, provavelmente devido à presença de quitosana na casca, o que é atrativo para adesão celular. A eficiência de encapsulamento variou de 66 a 75%. A formulação 1:0,25 (w/w, PLA/quitosana) foi a que apresentou maior eficiência de encapsulamento, sugerindo que o PLA, apesar de hidrofóbico, influenciou na retenção da gentamicina (hidrofílica) na nanopartícula. A análise por EDS confirmou a presença de enxofre em todas as formulações contendo sulfato de gentamicina, o que também comprovou o encapsulamento do antibiótico. Os ensaios de liberação mostraram que a maior concentração de gentamicina foi liberada nas 6 primeiras horas de ensaio. Além disso, após 96 horas de ensaio, cerca de 90% da concentração inicial da gentamicina foi liberada. Por fim, o ensaio antimicrobiano realizado com as suspensões utilizadas o ensaio de liberação in vitro indicou a inibição do crescimento da Staphylococcus aureus, principal causadora da mastite bovina, bem como a CMI obtida para todas as amostras foi condizente com a literatura.

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