Laboratório de Controle e Processos de Polimerização

No dia 14/06/2024, a pesquisadora Juliana da Silva Zanatta realizou a defesa de sua tese de doutorado, intitulada “Polimerização via Radicais Livres de Monômeros Derivados de Recursos Renováveis: β-mirceno e ácido 10-undecenoico”, sob a orientação do Prof. Dr. Pedro Henrique Hermes de Araújo, Prof.ª Dr.ª Claudia Sayer e a Dr.ª Tamara Agner Miguez.

A seguir, apresentamos o resumo desta pesquisa.

“Materiais poliméricos obtidos a partir de matéria-prima de origem renovável tem ganhado notabilidade devido a crescente preocupação ambiental. Neste contexto, o ácido 10-undecenoico, o 1,3-propanodiol e o mirceno são matériasprimas de origem renovável, podendo ser empregados na síntese de monômeros e polímeros verdes. Estas matérias-primas apresentam potenciais aplicações pela possibilidade de funcionalização através das ligações duplas pendentes.

Neste trabalho, o ácido 10-undecenóico e o 1,3-propanodiol foram empregados como precursores para obtenção de um monômero de origem biológica cem por cento renovável através de diferentes reações de esterificação, sendo, Steglich, Fischer e enzimática. O monômero obtido foi purificado e caracterizado. Também, a polimerização via radicais livres do monômero de interesse obtido foi realizada com diferentes concentrações de iniciador AIBN em bulk. Assim, foi avaliado se o monômero de interesse pode ser mais bem utilizado como um comonômero em reações de copolimerização. A partir da utilização do Hp10e como co-monômero, os copolímeros P3Hp10e-MIR, P3Hp10e-STY e o terpolímero P3Hp10e-MIR-STY foram sintetizados via radicais livres.

O estudo da estabilidade térmica dos materiais obtidos foi realizado e o copolímero P3Hp10eSTY apresentou uma boa estabilidade térmica. A análise de TGA do terpolímero apresentou uma boa estabilidade térmica em comparação à dos homopolímeros avaliados. Os copolímeros foram submetidos a análise de ângulo de contato e quando copolimerizados com o co-monômero Hp10e, que apresenta um caráter mais hidrofílico, observou-se uma diminuição do valor de ângulo de contato em comparação aos polímeros puros. Neste trabalho, também foi estudada a polimerização do β-mirceno via radicais livres e a microestrutura 1,4 foi a obtida em maior quantidade em todas as condições de polimerização, seguido das microestruturas 3,4 e 1,2 em menores quantidades.

Também, foram sintetizados copolímeros a partir dos monômeros comerciais β-mirceno e estireno. A partir da conversão de cada componente do copolímero PMIR-STY por 1H-RMN infere-se uma maior reatividade do monômero mirceno em relação ao estireno. O estudo térmico realizado referente ao poliestireno, polimirceno e copolímero sintetizado revelou uma boa estabilidade térmica do copolímero PMIR-STY com valor próximo a temperatura de decomposição do poliestireno ≈450ºC. Como última etapa, os polímeros sintetizados foram avaliados quanto à sua molhabilidade e a análise de ângulo de contato indicou o comportamento hidrofóbico para o copolímero PMIR-STY, o qual pode ser empregado nas áreas de revestimentos, adesivos, fibras, filmes e plásticos de engenharia, espumas e componentes estruturais.

O estudo da síntese de copolímeros a partir de um monômero ecológico (β-mirceno) e de um monômero de origem fóssil (estireno) foi motivado na substituição ainda que parcial dos monômeros de origem fóssil, contribuindose para uma sociedade mais sustentável.”

Parabéns à pesquisadora Juliana da Silva Zanatta pela bem-sucedida defesa de sua tese de doutorado, e à equipe de orientação, pelo apoio e orientação dedicados ao longo deste processo.

No dia 07/05/2024, a pesquisadora Suellen Battiston realizou a defesa de sua tese de doutorado, intitulada “Produção de Biogás: dessulfurização por microaeração e purificação com hidrogênio exógeno por eletrólise da água”, sob a orientação dos professores Dr. Ricardo Antonio Francisco Machado, Dr. Fabricio Luiz Faita e Dr. Odorico Konrad.

A seguir, apresentamos o resumo desta pesquisa.

“A produção de energia atualmente, em sua maior parte, advém de combustíveis fósseis, a utilização de fontes não renovavéis, além de serem limitadas, implicam na liberação de toneladas de gás carbônico, que está diretamente relacionado com o efeito estufa.  Nesse conxtexto, a geração de biogás surge como uma alternativa de energia limpa e uma das ferramentas mais discutida nos últimos anos para emissões negativas de carbono. A utilização do biogás é bastante versátil e novas alternativas para aproveitamento do biogás precisam ser exploradas estrategicamente para consolidar o seu potencial e significado de geração de energia.

Nessa linha, o biometano, maior constituinte do  biogás, pode se tornar um fornecedor e transportador de hidrogênio. Entretanto, as impurezas no biogás são um problema significativo afetando seu desempenho, sendo as duas principais impurezas o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio. Assim, a purificação do biogás com hidrogênio exógeno é promissora numa perspectiva de longo prazo, aumentando o teor de metano do biogás por meio da conversão do gás carbônico. Além disso, o hidrogênio utilizado seria uma forma de armazenar e transportar a energia excedente proveniente de usinas intermitentes.

Dessa forma, o presente estudo trabalhou com a purificação do biogás, avaliando desde o processo de dessulfurização por microaeração em plantas reais até o aumento do teor de biometano por meio da adição de hidrogênio exógeno. Com pequenas quantidades de ar ambiente adicionados aos biorreatores com capacidade volumétrica de 4000 m3 cada foi possível obter uma eficiência de 99,5% de remoção do sulfeto de hidrogênio, sem redução significativa do teor final de metano. A adição de hidrogênio exógeno, avaliada em escala laboratorial, também contribuiu com a purificação do biogás, aumentando o teor de metano em torno de 11% a 16% nos reatores que receberam hidrogênio. Para o fornecimento do hidrogênio aos biorreatores, avaliou-se o potencial das células fotoeletroquímicas, as quais vêm ganhando espaço na medida em que estudos são conduzidos para aumentar a eficiência da conversão.

Para tanto, nesse estudo sintetizou-se os materiais ferroelétricos KNbO3 e KBNNO com diferentes teores de dopagem, com objetivo de investigar as propriedades do grupo perovskita e avaliar a contribuição desses nas estruturas híbridas para formação de fotocatodos.  Assim, em termos de desenvolvimento tecnológico esse trabalho contribuiu no campo das energias limpas, em especial o hidrogênio e o biogás, como alternativas para a transição energética.”

Parabéns à pesquisadora Suellen Battiston pela bem-sucedida defesa de sua tese de doutorado!

Um reconhecimento especial também à equipe de orientação, pelo apoio e orientação dedicados ao longo deste processo.

No dia 08/02/2024, a pesquisadora Joceane Azolim realizou a defesa de sua tese de doutorado, intitulada “Avaliação da Biodegradabilidade em Lodo Ativado, Degradação Enzimática e Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de Materiais Poliméricos Obtidos de Fontes Renováveis“, sob a orientação das professoras Dra. Cristiane da Costa e Dra. Camila Michels.

A seguir, apresentamos o resumo desta pesquisa.

“A crescente preocupação com os problemas ambientais relacionados aos polímeros derivados do petróleo, cuja origem é limitada, justifica o interesse gradativo no uso de polímeros obtidos de fontes renováveis. Estes materiais evidenciam-se por serem uma alternativa ambientalmente correta aos polímeros de procedência petroquímica. Muitos deles também apresentam propriedades que os tornam suscetíveis a ataques microbianos por meio do processo de biodegradação, resultando em um descarte seguro ao ambiente. Neste contexto, a utilização de testes de laboratório para medir a biodegradabilidade e a aplicação de metodologias de avaliação de desempenho ambiental de novos polímeros sintetizados é de imprescindível importância.

Dessa forma, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar a biodegradabilidade em lodo ativado, a degradação enzimática e o ciclo de vida dos polímeros poli(diundec-10-enoato de dianidro-D-glucitila/1,4-butanoditiol) ou poli(DGU-BDT) (P1) e poli(1,3-propileno diundec-10-enoato/1,4-butanoditiol) ou poli(PDE-BDT) (P2) obtidos de fontes renováveis (amido e bioglicerol). Para tanto, utilizou-se o método respirométrico – sistema Oxitop, que mede a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), o teste de degradação enzimática por perda de massa e a metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), utilizando o software OpenLCA para quantificar os impactos e aspectos ambientais da produção destes materiais. Além disso, foram realizadas análises GPC, FTIR e DSC antes e após os ensaios de biodegradação, a fim de verificar suas propriedades, como massa molar, grupamentos químicos e comportamento térmico.

Os resultados do teste de biodegradabilidade em lodo ativado mostraram um baixo percentual de biodegradação, em torno de 13% para P1 e 4% para P2, em relação ao controle do procedimento (amido) que alcançou 79% e 64%. No entanto, o poli(PDE-BDT) foi considerado uma substância inibidora de biodegradação. Já os resultados do teste de degradação enzimática seguido de biodegradação mostraram um aumento do percentual em relação ao experimento inicial, alcançando 30% e 17%. Destaca-se que a degradação enzimática apresentou uma perda de massa considerável para P1 e P2, em torno de 32% e 12%, em relação ao meio PBS sem enzima que atingiu 0,5% e 1%. Os espectros de GPC, FTIR e GPC dos materiais também apresentaram significativas mudanças, principalmente o surgimento de novos grupamentos químicos.

Na ACV, as três categorias de impacto mais relevantes para P1 e P2 foram a ecotoxicidade terrestre, o aquecimento global e a toxicidade humana não carcinogênica que contribuem com os potenciais danos à litosfera, o aquecimento global e os possíveis danos à saúde humana. Já os aspectos ambientais de maior contribuição foram a eletricidade (79,3- 97,4% e 78,80-98,40%), o monômero DGU e PDE (2,38-20,4% e 1,18-20%), o 1,4- butanoditiol (0,06-0,38% e 0,11-0,71%). Por fim, na comparação entre os materiais, o P2 apresentou menores impactos em todas nas categorias de impactos avaliadas, garantido uma produção mais sustentável em relação ao P1”.

Parabéns à pesquisadora Joceane Azolim pela bem-sucedida defesa de sua tese de doutorado!

Um reconhecimento especial também à equipe de orientação, pelo apoio e orientação dedicados ao longo deste processo.

No dia 14/12/2023 o pesquisador Arthur Poester Cordeiro defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “mRNA Encapsulation in Lipid Nanoparticles Formulations for Macrophage-Based Immunotherapy and Pulmonary Lung Delivery”.

Resumo: “Nas últimas décadas, o uso de agentes terapêuticos baseados em ácidos nucleicos tem sido amplamente investigado para o desenvolvimento de terapias genéticas, tornando-se uma estratégia interessante para o tratamento de diversos tipos de doenças pulmonares, desde condições hereditárias até câncer. A imunoterapia pode ser feita pela modulação de células do sistema imunes inato, como os macrófagos. A administração de mRNA requer um transportador apropriado capaz de evitar sua degradação, e garantir sua expressão sem gerar efeitos colaterais indesejados.

Nesse contexto, as nanopartículas lipídicas (NPLs) são atualmente a melhor plataforma aprovada pela FDA para a administração in vivo de mRNA. No entanto, para maximizar ainda mais os benefícios das terapias baseadas em mRNA, é preferível direciona-las diretamente ao local-alvo específico. Assim, o objetivo deste trabalho foi propor uma formulação de NPLs para a encapsulação de mRNA e investigar o uso dessas NPLs para a entrega pulmonar de medicamentos como ferramenta de imunoterapia baseada em macrófagos.

Duas formulações à base de lecitina foram investigadas para a encapsulação do mRNA-Revilla em emulsão dupla água/óleo/água (A/O/A) usando duas abordagens diferentes de emulsificação ultrassônica. Ambas as formulações e abordagens de emulsificação permitiram a produção de NPLs submicrométricas estáveis e capazes de encapsular a molécula de mRNA. A presença de cera de abelha na formulação promoveu a inibição completa de células HEK 293T nas concentrações testadas. A formulação composta apenas por lecitina de soja e Crodamol mostrou-se o sistema de entrega de mRNA mais promissor, com uma eficiência de encapsulação de 31% e com baixos níveis de citotoxicidade em células Vero.

No entanto, a expressão de mRNA em células HEK 293T não foi detectada usando o sistema de entrega a base de lecitina de soja e Crodamol. A aplicação de ultrassom com uma sonda invertida para promover a emulsificação não comprometeu a integridade do mRNA. Dessa forma, lecitina de soja e Crodamol têm o potencial de serem usados como formulação alternativa para a encapsulação e entrega de mRNA. Em seguida, oito formulações diferentes de NPLs contendo mRNA-FLuc foram preparadas pela técnica de autoagregação por adição gota-a-gota, e avaliadas para a entrega direcionada de mRNA a macrófagos.

Todas as formulações apresentaram tamanho submicrométrico, estabilidade coloidal e níveis de encapsulamento acima de 80%. A mistura lipídica provou ser um aspecto crucial na entrega e expressão do mRNA, impactando o nível de bioluminescência in vitro das células RAW 264.7 e K7M2. A combinação de SM-102, DOPE e β-sitosterol teve o melhor nível geral de transfecção em células de macrófagos. Finalmente, formulações de NPLs de autoagregação contendo mRNA-FLuc foram preparadas pelo método de microfluídica, o que impactou significativamente o tamanho das NPLs, atingindo um nível de encapsulamento de 90%l.

A entrega pulmonar in vivo da formulação composta por DLin-MC3-DMA/DSPC/colesterol/DMG-PEG carregada com mRNA-FLuc foi investigada em camundongos Balc/c, com a expressão de mRNA-FLuc apresentando um pico de bioluminescência após 6 h. O rastreamento das NPLs usando o corante DiD revelou sua presença in vivo e ex vivo nos pulmões, assim como no fluido de lavagem broncoalveolar (BALF). No entanto, mesmo sendo observada in vivo e ex vivo nos pulmões, a expressão de mRNA-FLuc não foi detectada no BALF.

Assim, as NPLs são uma estratégia promissora para promover a entrega direta de mRNA aos pulmões, e o ajuste da formulação lipídica pode ser usado para direcionar as NPLs aos macrófagos, para o desenvolvimento de uma ferramenta de imunoterapia.”

Nossos Parabéns ao Novo Doutor e aos orientadores da pesquisa!

No dia 12/12/2023 a pesquisadora Yessica Alexandra Rodriguez Gaviria defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Rótulos Inteligentes Contendo Antocianinas da Casca de UvaNanoencapsuladas para Aplicação como Indicadores de Mudanças de pH”.

Resumo: “As antocianinas (ACNs) são um pigmento natural responsável pelas cores vermelhas, azuis e roxas em muitas frutas e vegetais como, por exemplo, uva, açaí, jambolão, berinjela e batata roxa. Estes compostos têm diversas aplicações na indústria de alimentos devido às suas propriedades de pigmentação e benefícios para a saúde, porém, são consideradas relativamente instáveis e podem degradar-se facilmente em determinadas condições. Alguns fatores que podem contribuir para a instabilidade das antocianinas incluem pH, temperatura, luz e oxigênio. Uma forma de estabilizá-las é através da sua encapsulação.

Assim, neste trabalho foram encapsuladas antocianinas (ACN-NPs) da casca de uva Isabella em nanopartículas de quitosana, e estas foram incorporadas em rótulos inteligentes à base de poli(vinil álcool) (PVA), utilizados como indicador de mudanças de pH em camarão fresco. As ACNs foram extraídas da casca de uva pelo método de extração sólido-líquido. O solvente utilizado foi uma solução aquosa acidificada (0,35 % de ácido clorídrico) de pH final igual a 1,15. A extração foi realizada em shaker a 40 °C por 80 min.

Os ensaios de nanoencapsulação foram realizados para proporções em massa de quitosana (CS) e tripolifosfato de sódio (TPP) iguais a 1:0, 5,  1:0, 6 e 1:0, 7. As caracterizações das nanopartículas foram feitas pela avaliação do tamanho de partícula, estabilidade, eficiência de encapsulação (EE), estrutura e composição. Os rótulos foram produzidos pela técnica casting, analisados e aplicados em camarão refrigerado, com a objetivo de avaliar a possibilidade de aplicação em alimentos. O extrato obtido apresentou coloração roxa intensa, com quantidade de ACNs totais de 3052,05 ± 39,79 mg/100 g de casca seca.

Das diferentes relações CS:TPP (m/m) estudadas a melhor foi 1:0, 5, devido a sua estabilidade ao longo do tempo, apresentando uma EE de 59, 8 % e tamanho de partícula de 291 ± 4, 50 nm. A interação entre as ACNs e a quitosana é medida por meio de ligações de hidrogênio, que indicaram sucesso na encapsulação do extrato de uva. Os resultados dos rótulos revelaram que não houve diferença significativa (𝜌>0.05) na cor dos rótulos com ACNs livres em comparação com o rótulo contendo ACNs encapsuladas; as micrografias do SEM mostraram que todos os rótulos eram homogêneos e compactos; a presença de ACNs não alterou a umidade; a espessura aumentou com a presença de ACNs nos rótulos; as avaliações de sensibilidade à pH e amônia mostraram a eficiência de mudança de cor dos rótulos.

O teste de fotodegradação à luz, mostrou que a incorporação de ACNs encapsuladas nos rótulos teve um efeito protetor sobre as antocianinas contra os tratamentos de calor e luz e ajudou a preservar a cor original do rótulo. Finalmente, o teste de aplicação do rótulo contendo ACNs encapsuladas mostrou ter potencial para detectar alterações na qualidade dos alimentos.”

Nossos Parabéns a Nova Mestra e aos orientadores da pesquisa!

No dia 11/12/2023 o pesquisador Ígor Henrique de Mello Rodrigues Ciolin defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Crosslinked Gelatin Nanocarriers for Hydrophilic Drugs”.

Resumo: “A gelatina é um biopolímero natural hidrofílico obtida a partir da hidrólise do colágeno e amplamente utilizada como parte na síntese de dispositivos biomédicos, principalmente, por sua biodegradabilidade, biocompatibilidade e baixa toxicidade. Entretanto, devido a sua pobre resistência mecânica e baixa estabilidade térmica tem sido usualmente modificada para fins biomédicos específicos. A rica cadeia de aminoácidos e a presença de grupos funcionais diversos permite a síntese de biomateriais com características desejáveis e propriedades aprimoradas.

Neste sentido, os poli(β-aminoésteres), PBAEs, tem emergido como um valioso nanocarreador (NC) de fármacos por aumentar a permeabilidade a membranas e devido as características inerentes às aminas terciárias e aos ésteres, como capacidade pH-responsiva e biodegradabilidade. Portanto, neste estudo, objetivou-se a síntese de nanopartículas (NPs) hidrofílicas, biocompatíveis e biodegradáveis, “acriladas” e/ou reticuladas para servirem como NCs de fármacos também hidrofílicos em aplicações biomédicas.

Para tanto, nanogéis e hidrogéis de PBAEs à base de gelatina modificada foram sintetizados e caracterizados. A reação de adição de aza-Michael foi empregada para desenvolver os hidrogéis utilizando 1,4-butanodiol diacrilato como reticulante em solução. As GNPs “acriladas” e/ou reticuladas foram preparadas via polimerização interfacial com o mesmo reticulante em miniemulsão inversa e/ou seguida de fotopolimerização por radicais livres, utilizando-se um fotoiniciador.

A gelatina pura foi caracterizada quanto ao peso molecular (GPC e SLS), propriedades físicas, térmicas e grupos amino primários livres (ensaio com TNBS). Os hidrogéis sintetizados foram caracterizados por FTIR, DRX, TGA, DSC, grau de modificação (), razão de intumescimento e pela teoria de Flory-Rehner, já para as GNPs, avaliou-se o tamanho de partícula e índice de polidispersão, potencial zeta, , eficiência de encapsulação e morfologia. A gelatina possui peso molecular em torno de  = 539.127 g∙mol^-1 e ε = 0,305 mmol de lisina∙g_gelatina^-1. Hidrogéis com  entre 26,4 e 62,9% foram obtidos e a incorporação do reticulante foi verificada pelos espectros de FTIR e DRX. Em relação à gelatina pura, a estabilidade térmica dos hidrogéis apresentou ligeira redução para as formulações com maiores , sendo este comportamento, atribuído ao efeito plastificante do reticulante utilizado. Foi observado um aumento na razão de intumescimento e no tamanho da malha da rede com o aumento do .

Adicionalmente, para as GNPs foram obtidos  entre 45,6 e 70,4% e partículas com diâmetros médios entre 185 a 202 nm e distribuição de tamanhos estreita (PDI < 0,2). Para as GNPs redispersas em diferentes pH e a 37 ºC, os potenciais zeta negativos foram associados à contribuição de diversos efeitos observados. A máxima eficiência de encapsulação nas GNPs redispersas foi de 34,5% com 11,2 μg_DOX∙g_polímero^-1 encapsulada. Estruturas aproximadamente esféricas com diâmetro médio de 499,3 ± 178,5 nm foram observadas pela microscopia eletrônica de transmissão.

O estudo de fluorescência por microscopia óptica confirmou o encapsulamento da DOX, no entanto, não foi possível obter informações conclusivas a respeito do encapsulamento e liberação do fármaco a partir da microscopia confocal. Contudo, hidrogéis e nanogéis com propriedades ajustáveis foram desenvolvidos como potenciais plataformas biocompatíveis e biodegradáveis para o encapsulamento e entrega de fármacos hidrofílicos para fins biomédicos”.

Nossos Parabéns ao Novo Mestre e aos orientadores da pesquisa!

No dia 21/09/2023 a pesquisadora Thaiane Andrade Cruz defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Evaluation of Thermal and Catalytic Pyrolysis of Hardwood and Softwood Kraft Lignin”.

Resumo: “Nesta pesquisa, o papel dos processos de degradação térmica e catalítica da valorização da lignina como uma alternativa sustentável para substituir recursos fósseis no setor energético e na produção de produtos químicos de valor agregado, foi explorado. A lignina, um polímero aromático complexo composto por unidades guaiacil, siríngil e p-hidroxifenil, oferece caminhos promissores para a geração de compostos aromáticos oxigenados e aromáticos. No entanto, sua diversa composição estrutural pode influenciar significativamente a composição dos produtos.

Foram realizadas a pirólise térmica de dois tipos distintos de lignina Kraft, derivados do Eucalyptus spp e do Pinheiro, como hardwood e softwood, respectivamente, a três temperaturas (500, 600 e 700 °C) usando um reator de leito fixo. Foi empregada uma análise abrangente, incluindo análises próximas e últimas, FT-IR, TGA/DTG com deconvolução, ss-NMR e GC-MS para caracterizar as propriedades físicas e químicas das ligninas e avaliar a distribuição dos produtos no bio-óleo e bio-carvão.

Destaca-se, entre os resultados, o papel crítico do grupo metoxila (-OCH₃) na pirólise da lignina e a prevalência da decomposição do guaiacol como uma via proeminente para a geração de hidrocarbonetos aromáticos e aromáticos oxigenados, com a hardwood favorecendo a produção de siringol. O conteúdo de grupo metoxila afetou os rendimentos dos produtos: a lignina softwood apresentou um rendimento de bio-carvão mais elevado (14-18 wt.%), enquanto a lignina hardwood exibiu um rendimento de gás mais elevado (13-22 wt.%). A produção de bio-óleo também foi afetada pela temperatura, responsável por converter fenóis do tipo S em fenóis do tipo G, monofenol ou catechol em temperaturas mais elevadas. Essa conversão aumenta a produção de bio-óleo, explicando o maior rendimento da lignina hardwood a 700°C (14,74 wt. %) e da lignina softwood a 500°C (14,59 wt. %).

O estudo também investigou a conversão termoquímica catalítica da lignina usando um catalisador comercial, como o ZSM-5. Dada sua complexidade estrutural, a fonte de lignina torna-se um fator crucial na composição do produto. Para avaliar as propriedades do catalisador, foram realizadas análises BET e BJH, análises X e FT-IR de piridina, seguidas de TGA/DTG acopladas com deconvolução para avaliação da degradação catalítica. Uma análise de covariância também foi empregada para avaliar as dependências funcionais entre vários fatores que afetam os rendimentos dos produtos.

A pirólise térmica revela que o bio-óleo da lignina softwood apresentou maiores quantidades de compostos do tipo guaiacol, juntamente com certos hidrocarbonetos aromáticos e aromáticos policíclicos. Por outro lado, a lignina hardwood produziu maiores quantidades de compostos do tipo siringol. Em ambos os casos, as temperaturas elevadas resultam no aumento da produção de cetonas, sendo este o componente predominante do produto líquido. As principais descobertas revelaram o potencial do ZSM-5 na redução do conteúdo de oxigênio na composição do bio-óleo.

No entanto, a fonte de lignina foi o fator predominante na formação dos componentes não oxigenados, particularmente aromáticos (BTX). Por exemplo, o bio-óleo da lignina softwood/ZSM-5 continha maiores quantidades de aromáticos devido à decomposição do guaiacol, enquanto o bio-óleo da lignina hardwood apresentou um aumento em aromáticos oxigenados. No geral, os compostos oxigenados no bio-óleo da lignina hardwood diminuíram apenas 3,7%, enquanto os compostos não oxigenados aumentaram 1%. Em contraste, os compostos oxigenados diminuíram cerca de 52% e os compostos não oxigenados aumentaram 41,6% no bio-óleo da lignina softwood. Portanto, o ZSM-5 exibiu uma maior afinidade pela softwood do que pela hardwood.

Este trabalho destacou a lignina como uma promissora fonte renovável para aplicações energéticas e químicas, oferecendo informações valiosas para a otimização do processo e seleção do catalisador, visando soluções sustentáveis baseadas em lignina.”

Nossos Parabéns a Nova Mestra e aos orientadores da pesquisa!

No dia 18/09/2023 a pesquisadora Luisa Isago Fusinato defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Cobalt Doped Si-Based Polymer-Derived Ceramics for Sodium Borohydride Hydrolysis”.

Resumo: “No contexto da transição energética e dos esforços para a descarbonização da economia, o hidrogênio (H2) destaca-se como um vetor energético altamente versátil. Dentre os materiais de armazenamento de hidrogênio, os hidretos metálicos surgem como uma opção viável devido à sua alta capacidade de armazenamento de hidrogênio. Notavelmente, o borohidreto de sódio (NaBH4) se destaca como um hidreto metálico proeminente. Tradicionalmente, metais nobres têm sido empregados como catalisadores para liberação de hidrogênio de NaBH4 devido à sua alta eficiência. No entanto, estes metais são raros e caros, o que levou a uma maior atenção nos últimos anos para os metais de transição.

Entre os catalisadores à base de metais de transição, os à base de cobalto são altamente atrativos devido à sua alta atividade e baixo custo. A hidrólise do NaBH4 é considerada severa em termos de condições químicas, levando à deterioração estrutural de muitos suportes catalíticos. Assim, o desenvolvimento de suportes catalíticos que possam suportar tais condições sem perder a atividade catalítica, preferencialmente com possibilidade de recuperação para reutilização, tem sido um desafio recente.

Cerâmicas avançadas, particularmente aquelas produzidas através da rota Polymer-Derived Ceramic (PDC), são candidatas proeminentes no campo de suportes catalíticos. Utilizando esta rota é possível obter materiais onde a estrutura do silício pode ser dopada com nanocristais metálicos para atuarem como catalisadores, apresentando uma abordagem promissora na área de suportes catalíticos.

Neste estudo, foram desenvolvidos três materiais cerâmicos derivados de polímeros dopados com cobalto. Utilizou-se cloreto de cobalto (II) como precursor metálico e três polímeros pré-cerâmicos: alilhidridopolicarbosilano (AHPCS), peridropolissilazano (PHPS) e poli(metilvinil)silazano (HTT). A caracterização dos materiais foi feita por análises de TGA, FTIR, XRD e XPS.

Os resultados mostraram que cerâmicas à base de silício dopadas com cobalto foram obtidas com sucesso pela rota PDC. Os materiais produzidos foram testados na reação de hidrólise de borohidreto de sódio para avaliar sua atividade catalítica, resultando em taxas variadas de geração de hidrogênio nas quatro temperaturas testadas. Os valores variaram de 34 a 7.641 mL min-1 gcat-1, com o melhor resultado sendo de 7.641 mL min-1 gcat-1 para o catalisador PHCo2.5 testado a 353 K, sendo este um valor muito promissor.

Além disso, este catalisador passou por testes contínuos de reutilização, apresentando resultados muito interessantes. Após quatro ciclos de uso contínuo, foi observada apenas uma diminuição de 26% na conversão de NaBH4. O catalisador foi então lavado com água deionizada e submetido novamente à reação de hidrólise, resultando em uma diminuição de 29% na conversão após quatro ciclos.

Estes resultados demonstram que os materiais produzidos têm potencial para serem explorados como suportes catalíticos para a reação de hidrólise do borohidreto de sódio, apresentando resultados muito promissores em termos de taxa de geração de H2 e também em termos de possibilidade de reuso. Espera-se que este trabalho possa contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias no contexto de um futuro baseado em fontes de energia limpas e em vetores energéticos renováveis como o hidrogênio.”

Nossos Parabéns a Nova Mestra e aos orientadores da pesquisa!

No dia 15/09/2023 a pesquisadora Julia Lemos de Oliveira defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Coencapsulation of Doxorubicin and Indocyanine Green in Functionalized Polyglobalide Nanoparticles”.

Resumo: “O câncer é uma doença complexa e que demanda uma grande atenção por parte da comunidade científica. Diversas abordagens são utilizadas para combater essa afecção, porém os tratamentos convencionais apresentam efeitos colaterais tóxicos, afetando a qualidade de vida dos pacientes. Desta forma, o uso da fototerapia, a fotodinâmica e a fototérmica, surgem com intuito de mitigar esses efeitos.

Uma das tendências no campo da terapia fototérmica e fotodinâmica é o uso de nanopartículas poliméricas (NPs) para encapsular fármacos fotossensibilizadores e quimioterápicos, como o Indocianina Verde (ICG) e a Doxorrubicina (DOX), respectivamente. Essas NPs aprimoram o efeito terapêutico combinado, aumentando a eficiência da terapia, fornecendo uma liberação controlada e direcionada dos agentes terapêuticos.

Além disso, a funcionalização das NPs com a Albumina Sérica Bovina (BSA) possibilita melhorias terapêuticas, pois permite maior acumulação das NPs nas regiões tumorais, aumentando a eficácia do tratamento. Aliado a isto, o desenvolvimento de polímeros biocompatíveis e biodegradáveis (carreadores de fármacos) vem sendo estudado extensivamente nas últimas décadas. A classe dos poliésteres emerge como uma classe promissora como alternativas para materiais tradicionais, onde destaca-se o goli(globalide) (PGl), que exibe um grande potencial de aplicações.

Assim, o presente trabalho relata a síntese de PGl por polimerização enzimática por abertura de anel. O polímero obtido foi usado na preparação de NPs pelo método de dupla emulsão com a evaporação de solvente e na encapsulação de ICG e DOX. Adicionalmente, as NPs obtidas foram funcionalizadas com BSA.

Por fim, os materiais obtidos foram caraterizados e foram aplicados na linhagem de células de melanoma para causar sua apoptose.”

Nossos Parabéns a Nova Mestra e aos orientadores da pesquisa!

No dia 28/08/2023 a pesquisadora Regilene de Sousa Silva defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “Processo Híbrido de Destilação por Membranas e Oxidação Fenton para Recuperação de Águas Residuais Têxteis”.

Resumo: “O tratamento de efluentes têxteis é um processo fundamental para reduzir os impactos ambientais da indústria têxtil, que é conhecida por gerar uma grande quantidade de efluentes líquidos. Dentre os diversos métodos de tratamento disponíveis, a Destilação por Membrana (DM) foi identificada como uma tecnologia promissora para a recuperação de águas residuais têxteis. No entanto, a incrustação e o molhamento da membrana são considerados um dos principais problemas que limitam a aplicação da DM em grande escala. Esses problemas não devem ser negligenciados, pois o acúmulo de incrustantes nas membranas está associado à ineficiência do processo.

Nesse contexto, a presente tese tem como objetivo potencializar o desempenho da DM com o desenvolvimento de membranas inovadoras e integração de processos de oxidação na recuperação de águas residuais têxteis sintéticas e reais. Assim, este estudo foi dividido em duas etapas principais: A primeira etapa envolveu a integração da Coagulação/Floculação (CF) e do processo Fenton com a DM, e formaram os processos integrados CF-DM e Fenton-DM. No CF-DM, o foco principal foi a avaliação do processo integrado na recuperação de águas residuais de diferentes cenários da indústria têxtil.

Foram realizadas análises físico-químicas e a avaliação toxicológica das amostras das águas residuais, assim como as caracterizações das membranas antes e após o processo DM. Foi possível verificar que os valores do fluxo permeado aumentaram após o uso do processo integrado, que o CF-DM reduziu o fator de incrustação das membranas, e taxa de 100% de rejeição de cor foi obtida. No Fenton-DM, o foco foi determinar a viabilidade deste processo para aumentar a recuperação de água e garantir uma melhor eficiência das membranas na DM. As caracterizações físico-químicas das águas residuais e as caracterizações de membranas também foram executadas. A composição do efluente mostrou que o processo Fenton-DM removeu efetivamente todas as partículas suspensas nos efluentes estudados. As análises morfológicas revelaram que a estrutura da membrana permaneceu intacta durante a operação do Fenton-DM, indicando que o Fenton-DM tem capacidade de melhorar o desempenho das membranas DM; Na segunda etapa, e a maior novidade deste estudo, membranas catalíticas de PTFE e PVDF tipo Fenton foram desenvolvidas e aplicadas na DM para tratar águas residuais têxteis. As membranas catalíticas tipo Fenton foram fabricadas por inversão de fase e impregnação contendo catalisadores de Fe₃O₄ e Fe₂O₃. As caracterizações das membranas foram realizadas para comprovar o sucesso da fabricação das membranas catalíticas do tipo Fenton.

O fluxo de permeado, a rejeição de cor, a estabilidade do processo e o aparecimento de incrustação nas membranas foram estudados. Os resultados mostraram que as membranas catalíticas desenvolvidas apresentaram estruturas assimétricas, com os catalisadores de tipo Fenton distribuídos homogeneamente, com alta hidrofobicidade, alta estabilidade térmica, elevada rugosidade, valores de LEP (Pressão de Entrada do Líquido) excelentes e elevada resistência mecânica. Essas membranas demonstraram alta atividade na catálise de reações do tipo Fenton, que também levam a um excelente desempenho anti-incrustante.  O uso das membranas catalíticas na DM resultou no aumento dos fluxos de permeado e taxas de rejeição de cor de 100% para todas as membranas. Além disso, as membranas catalíticas desenvolvidas neste estudo são eficazes para reduzir a concentração de corantes nas soluções de alimentação (retido), consequentemente aliviando a incrustação da membrana na DM.

Portanto, este trabalho mostra aplicações práticas da DM, para superar as suas desvantagens no tratamento de efluentes têxteis, mostrando que os processos estudados são estratégias promissoras para aumentar a remoção de poluentes e controlar a incrustação da membrana, e pode contribuir para a consolidação da DM para aplicação na indústria têxtil.”

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No dia 24/08/2023 a pesquisadora Juliana da Silva Zanatta defendeu sua Qualificação de Tese de Doutorado intitulada “Síntese de Monômeros e Polímeros a Partir de Compostos Oriundos de Recursos Renováveis”.

Resumo: “Dada a limitação da disponibilidade futura de recursos fósseis e a crescente conscientização ambiental, a demanda pela química verde está cada vez mais em destaque. A utilização de matérias-primas renováveis é um passo fundamental na indústria química para torná-la mais sustentável. Nesse sentido, na área de materiais poliméricos as pesquisas vêm sendo direcionadas para o uso de monômeros, solventes e aditivos provenientes de fontes renováveis. Dentre estes compostos de origem renovável, destacam-se os carboidratos, os óleos vegetais e os terpenos devido ao seu custo relativamente baixo, pronta disponibilidade e possibilidades de utilização como matérias-primas em aplicações de alto valor agregado. Assim, este trabalho tem como objetivo a síntese de monômeros e polímeros a partir de compostos oriundos de recursos renováveis como o ácido 10-undecenoico; 1,3-propanodiol e β-mirceno, através de diferentes reações de esterificação e polimerização via radicais livres”

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No dia 26/04/2023 a pesquisadora Vanessa Meneghini defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Desenvolvimento de Nanopartículas Biopoliméricas de Alginato e Quitosana Carregadas com Óleos Essenciais de Alecrim e Lavanda“.

“Os óleos essenciais são compostos bioativos que possuem grande importância para a indústria, especialmente nas áreas alimentícia, têxtil e cosmética, devido às suas atividades biológicas. O óleo essencial de alecrim (OEA) apresenta, por exemplo, propriedades antioxidantes, estimulantes e cicatrizantes enquanto o óleo essencial de lavanda (OEL) é conhecido por suas propriedades calmantes e relaxantes, além do uso para queimaduras e cicatrização de feridas.

No entanto, muitos de seus componentes apresentam alta volatilidade e instabilidade química. Assim, o encapsulamento é uma estratégia desejável para protegê-los e melhorar sua eficácia. A gelificação iônica tem se destacado por ser uma abordagem baseada na interação entre cargas opostas de um polímero e contra-íons de um agente de reticulação.

Neste estudo, nanopartículas de alginato (ALG) foram preparadas usando cloreto de cálcio como agente de reticulação para encapsular OEA e OEL. Para melhorar a eficiência da encapsulação, quitosana (CS) foi adicionada como uma segunda camada, formando um complexo polieletrolítico, e os sistemas foram comparados.

Foram obtidas nanopartículas na faixa de 130 a 220 nm com distribuição de tamanho homogênea (PDI < 0,35). Os sistemas carreadores de ALG/CS apresentaram maior eficiência de encapsulamento (82-85 %) em comparação aos sitemas contendo apenas ALG (78-80%) para ambos os óleos essenciais. Dessa forma, a quitosana contribuiu para melhor resistência do material de parede.

Análises de FTIR e DSC confirmaram a encapsulação dos óleos essenciais nas nanopartículas biopoliméricas. As micrografias obtidas por TEM revelaram que a maioria das nanopartículas tem formato irregular e aparecem em estado agregado, um fenômeno comum em sistemas com biopolímeros. A estabilidade das nanopartículas avaliada por LUMiSizer sugere que as nanopartículas produzidas têm ótima estabilidade, com um tempo de vida de prateleira de pelo menos 90 dias e baixo índice de separação de fases.

Na avaliação da atividade antioxidante do óleo essencial de alecrim por DPPH foi observado que após 2 h a atividade antioxidante diminuiu em cerca de 69% em relação à medida após 30 min. Os sistemas desenvolvidos para encapsular o óleo essencial de alecrim apresentaram eficiência de encapsulação superior a 50% mesmo após 155 dias. Isso sugere que as nanopartículas podem ter uma atividade antioxidante prolongada em sistemas têxteis ou cosméticos devido à liberação lenta e controlada do óleo encapsulado ao longo do tempo.”

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No dia 12/04/2023 o pesquisador Felipe Oliveira Lima defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Poly(Globalide) Nanoparticles Preparation and Modification for Potential Drug Release Applications”

“Os poliésteres vêm se destacando como uma categoria em potencial de polímeros biodegradáveis que podem servir como alternativa a materiais convencionais no campo biomédico devido às suas propriedades, incluindo biocompatibilidade, bioabsorção e biodegradabilidade.

A polimerização enzimática por abertura do anel (e-ROP) de lactonas é uma alternativa “verde” para preparar estes poliésteres, devido à ausência de subprodutos tóxicos e à possibilidade de realizar reações em condições brandas.

Além disso, destaca-se a produção de nanopartículas poliméricas, que são um sistema promissor para o transporte e liberação controlada de fármacos pouco solúveis em aplicações biomédicas, devido às suas propriedades únicas, tais como alta estabilidade, biocompatibilidade, e a capacidade de incorporar uma grande variedade de substâncias, como por exemplo, o benznidazol (BNZ).

O BNZ é um medicamento antiparasitário cuja eficácia é diminuída pela sua elevada toxicidade e baixa solubilidade. A utilização de nanocarreadores poliméricos é uma abordagem proeminente para melhorar a absorção de ativos hidrofóbicos, aumentando a eficiência e rapidez de efeitos farmacológicos.

Neste estudo, a síntese de poli(globalide) foi conduzida seguida de sua modificação por reação tiol-eno para reticulação usando 2,2-(etilenodioxi)dietanotiol (EDDT) na presença do iniciador térmico azobisisobutironitrila (AIBN).”

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No dia 31/03/2023 o pesquisador João Vitor Chiella Santin defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Enzymatic Synthesis of Allyl-(Meth)Acrylate Monomers for Thiol-Ene Biodegradable Polymers”

“Neste estudo foi realizada a esterificação enzimática do ácido undec-10-enoico, derivado do óleo de rícino, com ambos acrilato de 2-hidroxietila (HEA) e metacrilato de 2-hidroxietila (HEMA) para produzir dois monômeros diênicos assimétricos em um sistema livre de solventes a 50 ºC.

A fotopolimerização em massa dos dois monômeros produziu polímeros reticulados sólidos, com teor de gel entre 12% e 92%, com diferentes propriedades mecânicas e cristalinidades.

Na análise de FTIR foi demosntrado grupos tióis não reagidos em amostras com metacrilato e proporção estequiométrica 1:1 de grupos funcionais tiol e dupla ligação, indicando a prevalência da propagação do metacrilato nestes sistemas, enquanto as amostras com acrilato provavelmente tinham transferência de cadeia para o tiol e autopropagação do acrilato ocorrendo simultaneamente, em um processo misto de crescimento em cadeia e em etapa.

Ainda, a biodegradabilidade em meio enzimático foi verificada pela perda de massa das amostras sólidas durante 28 dias. A síntese de monômeros parcialmente derivada de fontes renováveis foi alcançada e polimerização rápida e sem solventes destes obteve materiais poliméricos sólidos.

Os resultados indicam que a polimerização de sistemas tiol-eno-metacrilato realmente ocorre em duas etapas, com a adição do tiol sendo seletiva em direção a dupla alílica, enquanto que os sistemas com acrilato demonstram processos concomitantes e uma menor seletividade. Presença de grupos éster na estrutura do polímero permitem a degradação dos mesmos, porém a estrutura semicristalina e altamente reticulada dificulta a perda de massa.”

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No dia 19/12/2022 a pesquisadora Isabela Lúcia Salamim Tolentino defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Fotopolimerização Tiol-Eno do Mirceno em Massa, Solução e Miniemulsão”

” Neste estudo foram estudadas as fotopolimerização tiol-eno do mirceno em massa, em solução e em miniemulsão e o polímero sintetizado foi caracterizado. Essa síntese, além de variar as técnicas, foi realizada variando o tiol utilizado (2,2′-(etilenodioxi)dietanotiol, ditiol), (tetraquis(3-mercaptopropionato) de pentaeritritiol, tetratiol) e os dois juntos, a concentração de fotoiniciador (2,2-dimetóxi-2-fenilacetofenona, DMPA – 1 e 4 %).e o tempo de reação (1, 2, 3 e 4 h). Todas as reações realizadas em massa e em solução apresentaram conversões gravimétricas acima de 89% em apenas 1 h de reação. Por meio dos espectros de ¹H RMN foi possível acompanhar a conversão de cada dupla ligação do mirceno e com o aumento do tempo de reação observou-se que as conversões das duplas ligações aumentaram e nas reações com tetratiol essa conversão foi maior. Ainda, com maior quantidade de tetratiol e DMPA, conseguiu-se a conversão de todas as duplas do mirceno e consequentemente teor de polímero reticulado de quase 100%. Na análise de teor de gel percebeu-se que para alcançar essa reticulação máxima foi necessário o tempo de 2 h de reação.

Nas análises térmicas constatou-se estabilidade até aproximadamente 300ºC. Em seguida, as condições que levaram aos melhores resultados em massa e solução (ditiol com 4% de DMPA e tetratiol com 1 e 4% de DMPA) foram utilizadas nas polimerizações em miniemulsão e os resultados em termos de teor de gel e conversão foram melhores que nas reações em massa e em solução. O teor de gel com ditiol e 4% de DMPA em massa após 4 h de reação foi de 3% e em miniemulsão foi de 20%. Com tetratiol e 1% DMPA em solução e após 4h de reação foi de 6% e em miniemulsão após apenas 1 h de reação esse teor foi pra 80%. Além disso, todas as nanopartículas poliméricas produzidas em miniemulsão apresentaram tamanho médio dentro de uma faixa estreita de 167 ± 6 e 208 ± 18 nm e PDI abaixo de 0,1. Ainda, se mantiveram sem diferença estatística durante 60 dias, indicando a estabilidade estática ao material. As formulações também foram avaliadas quanto ao potencial zeta em função do pH do meio e percebeu-se que quanto maior o pH deste, maior a estabilidade do sistema coloidal. Todas as formulações apresentaram potencial zeta maior que 40 mV em módulo. Na análise morfológica das nanopartículas poliméricas foi possível observar que a formulação com tetratiol (mais reticulada) resultou nas partículas mais definidas de formato esférico e uniforme, denso, com bordas nítidas e coloração intensa. Neste sentido, torna-se evidente que a técnica utilizada foi eficiente e que o material é muito promissor para a produção de nanopartículas poliméricas”.

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No dia 09/12/2022 a pesquisadora Thayli Ramires Araujo defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “Síntese enzimática de espumas lignopoliuretanas estruturadas de alta densidade a partir de materiais renováveis”.

“A lignina é um biopolímero de cadeia ramificada, composta por álcoois fenilpropanóides, grupos funcionais como carbonilas, carboxilas, hidroxilas, entre outros. Ela é um subproduto gerado em grande pela indústria de papel e celulose, portanto, não é encontrada de forma isolada na natureza. Uma das alternativas pautadas à valorização da lignina é a produção de espumas rígidas poliuretanas, em razão das suas propriedades no potencial de substituição de recursos não renováveis no preparo de poliuretanas e melhoramento na qualidade final do produto. No entanto, o conceito de sustentabilidade aborda não só o uso de recursos renováveis, mas também o processamento do produto, a finalidade e biodegradação.

Neste estudo, foi proposta a utilização de recursos renováveis de primeira e segunda geração, uma reação de transesterificação catalisada por enzimas, utilizando óleo de mamona, glicerina e lignina, para fins de produção de lignopoliol e posteriormente o desenvolvimento de espumas rígidas poliuretanas. A capacidade catalítica das enzimas na presença de lignina foi avaliada pela caracterização dos biopolióis e investigada a influência do teor de lignina (0, 5, 10 e 15 % em massa) nas propriedades das espumas. Os polióis à base de lignina apresentaram características de fluidos newtonianos, exceto os polióis catalisados pela enzima CalB-livre com 10 % (PC10) e 15 % (PC15) de lignina incorporada, que demonstraram comportamento de fluidos tixotrópicos, os lignopolióis derivados de glicerólise enzimática por N435 apresentaram maior índice de hidroxilas. Foi observado um aumento na densidade aparente das espumas e na resistência mecânica com o aumento do conteúdo de lignina e por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível observar células de paredes mais alongadas e mais densas associadas à presença de lignina, além disso, a resistência mecânica atingiu valores superiores a 0,20 MPa. Através deste estudo, foi possível obter espumas rígidas de poliuretano de alta densidade para aplicação industrial e colaborar com um método alternativo para a funcionalização da lignina para aplicação polimérica.”

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No dia 05/12/2022, foi realizada a primeira defesa de Doutorado em regime de cotutela do PósENQ em parceria com a Universidade de Limoges (França).

Neste dia, a pesquisadora Roberta Karoline Morais Ferreira, orientada pelo Prof. Dr. Ricardo Antonio Francisco Machado (UFSC) e pelo Prof. Dr. Samuel Bernard (Universidade de Limoges), defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “Design of Polymer-Derived Ceramic (Nano)Composites as Catalysts”

A partir desta parceria, “a modificação química de um poli (vinilmetil-co-metil) silazano com complexos de acetatos, acetilacetonatos e cloretos de metais de transição, foi realizada pela rota cerâmica derivada de polímero (PDC), seguida de pirólise em diferentes temperaturas sob a mesma atmosfera para uma investigação aprofundada da formação cerâmica. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à estabilidade térmica, evolução da composição elementar/fase e comportamento de cristalização. Os resultados mostram que a relação molar Si:Metal, bem como as condições de tratamento térmico, têm forte influência na estrutura final do material. Cerâmicas de SiCN exibindo vários teores de metal foram obtidas independentemente do precursor de metal escolhido. Este trabalho destaca a formação in situ em baixa temperatura, de nanocristalitos de níquel embutidos em uma matriz cerâmica SiCN(O) amorfa, por meio do controle cuidadoso da química por trás do design de materiais. A pirólise do polímero pré-cerâmico modificado com Ni obtido na razão molar Si:Metal de 2,5, à 500 °C sob atmosfera de argônio revelou uma dispersão homogênea de nanocristalitos de níquel na matriz de SiCN(O). Este material recém-sintetizado realizou desempenhos eletrocatalíticos excelentes para redução de oxigênio na eletrólise de água em meio alcalino. Este inovador pré-catalisador provou ser um candidato promissor para futuras tecnologias de energia renovável.”

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No dia 02/12/2022 a pesquisadora Thuany Naiara Silva Laurintino defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “High-Pressure Phase Equilibrium Data and Coprecipitation of Methionine and Ethyl Cellulose in Carbon Dioxide + Ethanol + Acetic Acid“

Para potencial aplicação na liberação controlada de partículas de metionina, o presente trabalho visou encapsular este aminoácido pela técnica de gas antissolvente, utilizando dióxido de carbono como antissolvente e etanol e ácido acético como solventes. Além disso, para obter condições ótimas de precipitação, estudou-se o comportamento de fase do sistema em altas pressões e a modelagem termodinâmica foi realizada utilizando a equação de estado de Peng-Robinson. Os dados de transição de fase foram obtidos pelo método visual sintético, com célula de visualização de volume variável, na faixa de temperatura de 308-328 K. Para os sistemas quaternários, os solutos foram previamente solubilizados em duas concentrações diferentes, 0,1 e 0,2 mg/mL para metionina e 2,5 e 5,0 mg/mL para etilcelulose, em uma solução de etanol e ácido acético com razão em massa de etanol para ácido acético de 1:1. Uma mistura de solventes é usada porque a metionina tem uma alta solubilidade em ácido acético, mas baixa solubilidade em etanol. Assim, foram observadas transições de fase líquido-vapor, caracterizadas como bolhas na presença ou ausência de uma fase sólida. A fase sólida foi observada em frações de massa de 0,9383 (0,1 mg/mL) e 0,7251 (0,2 mg/mL) para metionina e 0,9530 (2,5 mg/mL) e 0,8997 (5,0 mg/mL) para etilcelulose, nas três temperaturas avaliadas (308-318-328 K). Em relação a encapsulação da metionina em etilcelulose com etanol e ácido acético como solvente de mistura, a influência da razão metionina/polímero (1:3, 1:2 e 1:1), temperatura (308, 313 e 318 K) e pressão (10, 12 e 14 MPa) em termos de tamanho de partícula, morfologia das partículas, porcentagem de material encapsulado, eficiência de encapsulamento e rendimento de precipitação foram avaliados.

Foram obtidas eficiências de encapsulamento de até 99,72%, para as quais a relação metionina/polímero do sistema mostrou um efeito negativo (nível de confiança de 95%). Os co-precipitados apresentaram resultados excelentes e pioneiros em termos de proteção da metionina e possível liberação controlada.

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No dia 14/10/2022 a pesquisadora Karina Luzia Andrade defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “Electrospun Nonwoven Mats from Polymeric Association with Natural Rubber and Functionalization with Propolis for Biomedical Applications“.

Neste estudo, fibras obtidas pela técnica de eletrofiação foram desenvolvidas mediante associação polimérica a partir de borracha natural (NR). Foram testadas as combinações de NR:Policaprolactona (NR:PCL) e NR:Polivinilpirrolidona (NR:PVP). Após otimização dos parâmetros de eletrofiação e identificação da combinação polimérica mais apropriada para produção de fibras, visando a aplicação biomédica em questão, foi realizada a funcionalização das fibras com própolis. Os resultados obtidos mediante associação NR:PCL mostraram que o material obtido exige adequações, devido a sua hidrofobicidade. A associação de NR:PVP proporcionou o desenvolvimento de superfícies fibrosas com molhabidade ajustável de acordo com a proporção de cada polímero, sendo isto comprovado experimentalmente e teoricamente. Análises de FTIR e DSC provaram a mistura física dos polímeros na associação NR:PVP. de FTIR e DSC provaram a mistura física dos polímeros na associação NR:PVP. A análise morfológica demonstrou a formação de fibras na escala micrométrica, livres de defeitos e com a presença de pontos de cruzamento. A adição de PVP em NR causou uma diminuição do diâmetro médio das fibras e em concentrações ≥ 50%, permitiu a obtenção de um material hidrofílico, compatível com as aplicações em lesões cutâneas. A amostra fibrosa com maior potencial de aplicação em lesões de pele foi designada sendo a NR:PVP 50:50, a qual foi submetida ao teste de dissolução em água e a sua dissolução parcial foi observada, o que sugere que a amostra é um candidato promissor como matriz para liberação de medicamentos. Diante deste cenário, esta amostra foi funcionalizada com própolis. A funcionalização com própolis interferiu no diâmetro médio das fibras e nas características de molhabilidade, enfatizando a hidrofilicidade do material. Além disso, não foi observada citotoxicidade significativa para o material desenvolvido.

Conclui-se então que a incorporação de PVP em NR afetou positivamente as propriedades de superfície do biomaterial, exibindo características que podem ser de interesse em aplicações biomédicas quando o controle da molhabilidade é necessário, como em lesões cutâneas. Vale destacar ainda a possibilidade de manter e melhorar as propriedades biológicas do biomaterial através da funcionalização com própolis.

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No dia 12/09/2022 o pesquisador Fernando Elias Guckert defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Synthesis of polybutylene succinate by enzymatic transesterification:A study of kinetic behavior and enzymatic stability in the reuse of immobilized lipase“. O objetivo dessa pesquisa foi descrever o comportamento cinético da síntese de Polibutileno Succinato (PBS) através da transesterificação enzimática de dietilsuccinato e 1,4-butanodiol utilizando lipase imobilizada (N435) em reações em massa e solução. Além disso, foi investigada a recuperação e reutilização do biocatalisador em novos ciclos de produção de PBS, para avaliar a atividade enzimática e a estabilidade na reutilização, bem como o grau de polimerização e distribuição da massa molar dos materiais poliméricos obtidos pelo processo de síntese.

“Para as reações em massa, foram utilizados 0,1 mol de cada monômero (DS e BDO), sob agitação de 400 rpm e vácuo de 0,1 atm, avaliando-se o efeito das concentrações de N435 (5, 10 e 20 m/m%) e temperatura (60 a 100 °C). Para as reações em solução, as condições foram similares, avaliando-se a adição de 5 e 50 m/m% de DE no meio reacional. A quantidade de N435 foi fixada em 10 m/m%, avaliando-se as temperaturas de 70, 80 e 90 °C. Em cada sistema, foram selecionadas as melhores condições de síntese para a análise do reuso da N435. As reações em massa apresentaram limitações difusionais das cadeias até o sítio ativo da enzima imobilizada, devido às altas viscosidades do meio nas temperaturas investigadas.

Nas reações em massa, a condição de melhor desempenho foi com 10 m/m% de N435 a 90 °C. O tempo de reação foi de 90 minutos, obtendo-se 8,08 g de subprodutos (sendo 9,20 o valor estequiométrico) e Mw de 4000 g.mol-1. Nesta condição, o procedimento de reuso apresentou 4 ciclos com boa estabilidade enzimática. A atividade inicial da N435 foi 32,4 U.g-1, decaindo para 3,8 U.g-1 ao final do reuso. Além disso, testes indicaram entupimento dos poros do suporte enzimático por cadeias poliméricas após o reuso, contribuindo para o decaimento da atividade enzimática. Para o sistema em solução, maiores taxas de remoção de etanol foram observadas com 5 m/m% de DE. Limitações viscosimétricas ainda foram observadas nesta condição, decaindo com o aumento das temperaturas de reação. Utilizando-se 50 m/m% de DE, foram observados maiores tempos de reação, devido à menor viscosidade gerada pelo solvente. Porém, quanto maior a diluição, menores taxas de reação foram obtidas. Dessa forma, a condição de 5 m/m% de DE apresentou destaque, com valores de Mw entre 2500 e 3350 g.mol-1, sendo aplicada aos procedimentos de reuso, na temperatura de 70 °C (condição ótima de operação da N435), em reações de 60 minutos. Na presença do DE, os resultados indicaram perda significativa de atividade, onde a atividade enzimática inicial foi 31,1 U.g-1, decaindo para 4,5 U.g-1 após o primeiro ciclo de uso, e 1,9 U.g-1 ao fim de 3 ciclos. Um grande decaimento no rendimento em massa do polímero foi observado, em que o valor inicial foi 74,9 %, decaindo para 16,9 % no 3° ciclo de reuso. Testes adicionais sobre os efeitos do DE em contato com a N435 indicaram interações no suporte da enzima, causando maior porosidade, além da lixiviação da enzima adsorvida no suporte, justificando a perda de atividade da N435. Comparando-se os resultados de reuso da N435, o sistema em massa foi mais eficiente, com maior estabilidade da enzima, enquanto que o uso do solvente aumentou as taxas de perda de atividade”.

Nossos Parabéns ao novo Mestre e aos orientadores da pesquisa!