Síntese e aplicação de biomateriais contendo nanopartículas de hidroxiapatita

Orientador: Prof. Dr. Adley Forti RubiraTese (doutordo em Química)--Universidade Estadual de Maringá, Centro de Ciências Exatas, Departamento de Química, 2015RESUMO: Há uma necessidade crescente na pesquisa para o desenvolvimento de materiais que sejam biocompatíveis e, portanto, possam ser utilizados in vivo. Estes materiais são denominados biomateriais e devem atender ao requisito de funcionalidade para o qual foram projetados, não estimulando ou provocando o mínimo de reações alérgicas e/ou inflamatórias. Pesquisas voltadas para o desenvolvimento de dispositivos de liberação controlada de fármacos e a bioengenharia tecidual são dois campos multidisciplinares que tem se destacado visando à síntese de novos biomateriais. Nesta tese, diferentes materiais e abordagens foram desenvolvidos com o intuito de sintetizar materiais biofuncionais contendo em suas estruturas nanopartículas de hidroxiapatita. No Capítulo 2, foi apresentada e discutida uma metodologia para sintetizar nanoestruturas de hidroxiapatita na superfície de polipropileno modificado para utilização como suportes em cultura de células ósseas. Os resultados mostraram que o material final é promissor frente à cultura de células, sendo possível sua utilização na bioengenharia de tecidos. No Capítulo 3 foi enfatizada a síntese de hidrogéis com estruturas tridimensionais, denominados scafollds formados por poli(álcool vinílico), sulfato de condroitina e hidroxiapatita para utilização como suportes para proliferação, migração e diferenciação celular, levando a formação de tecidos específicos, com funções apropriadas, como as encontradas no corpo humano. Os materiais foram sintetizados, caracterizados e as atividades de biocompatibilidade in vivo mostraram que hidrogéis são biotoleráveis pelo organismo e não apresentaram nenhum tipo de reação inflamatória. No Capítulo 4 nanowhiskers de hidroxiapatita foram carregados com fármaco e posteriormente encapsulados em microesferas poliméricas a fim de utilizá-las como dispositivo de liberação de antifúngico. Os materiais se mostraram promissores frente à liberação tanto em meio gástrico simulado como em meio intestinal simulado e não apresentaram nenhum tipo de toxicidade frente a células vero. No Capítulo 5 foram sintetizadas microesferas de sulfato de condroitina contendo no seu interior nanopartículas de hidroxiapatita provenientes de ossos de peixes e o fármaco em estudo, Terbinafina. Os resultados mostraram que os materiais foram sintetizados com sucesso e que a inserção da hidroxiapatita na microesfera influencia tanto no mecanismo de liberação do fármaco como na quantidade de fármaco adsorvido. Estes materiais não apresentaram nenhuma toxicidade frente à cultura de células veroABSTRACT: There is a growing need in research for development of materials which are biocompatible and then can be used in vivo. These materials are called biomaterials and must be functional for what they were designed, not stimulating or causing allergic and/or inflammatory reactions. Researches made in developing controlled drugs release devices and tissues bioengineering are both multidisciplinary fields that have been highlighted. In this thesis, different materials and approaches were developed aiming synthesizing biofunctional materials containing hydroxyapatite nanoparticles. In chapter 2, a synthesis methodology of nanostructures of hydroxyapatite onto modified polypropylene to be used as bone cells growth was presented and discuss. The results showed that the final material is promising for cells growth and can be used for tissues bioengineering. In chapter 3, synthesis of hydrogels with three-dimensional structures was emphasized, which were called scaffolds, the hydrogels were synthesized using poly(vinyl alcohol), chondroitin sulfate and hydroxyapatite and were used as support for cellular proliferation, migration and differentiation, taking to generation of specific tissues, with suitable functions, as the ones founded in human body. The materials were synthesized, characterized and the biocompatibility in vivo showed that hydrogels are biotolerable by organism and did not show any sort of inflammatory reaction. In chapter 4, hydroxyapatite nanowhiskers were loaded with the drug and after that encapsulated in to polymeric microspheres to be used as antifungic release device. The materials showed promising results toward drug releasing on both simulated gastric medium and simulated intestinal medium and did not show any sort of toxicity toward vero cells. In chapter 5, chondroitin sulfate microspheres containing fish hydroxyapatite nanoparticles and Terbinafine were synthesized. The results presented proved the success of materials synthesis and showed that the presence of hydroxyapatite in the microspheres influence on both drug release and amount of drug adsorbed. These materials did not present any toxicity toward vero cell growt

Desenvolvimento de substratos de polipropileno isotático com superfície quimicamente modificada para aplicações biotecnológicas

The chemical modification of polypropylene (PP) films can be explored for the preparation of materials with innovative properties. Polypropylene is one of the most consumed polymer in the world, this fact is due to the low cost and the good bulk properties of the PP, however, polypropylene has a hydrophobic surface and low reactivity. The preparation of materials with suitable bulk and surface properties had been wanted for join values to PP, making possible its use in technologic and biomedical areas. Seeking the application of these materials, it was developed some strategies for the modification of polypropylene films through of functional groups attaching onto the surface of PP by chemical modification. Onto polypropylene surface functionalized with maleic anhydride was synthesized with maleimides groups. The maleimide groups covalently attached on PP surface were used as photopolymerization initiator for acrylamide, Nisopropylacrylamide and glycidyl methacrylate. From poly(glycidyl methacrylate) functionalized surface, quaternary amine salt were synthesized with a potentialy bactericidal surface containing immobilized enzymes like alcohol dehydrogenase. The steps of surface modification of PP were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance technique (FTIR-ATR), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), contact angle measurements of water drops and the morphological characterization was made by both scanning electronic microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM).A modificação química de filmes de polipropileno (PP) pode ser explorada para a preparação de materiais com características inovadoras. O polipropileno é um dos polímeros mais consumido no mundo, este fato se deve ao seu baixo custo e a suas características de volume bem definidas, entretanto, o PP possui uma superfície hidrofóbica e de baixa reatividade. A preparação de materiais que conciliam as propriedades de volume com as desejadas propriedades de superfície tem por finalidade agregar valores ao PP, possibilitando seu emprego em áreas tecnológicas e biomédicas. Visando a aplicação destes materiais, foram desenvolvidas estratégias para a modificação de polipropileno por meio do ancoramento de grupos funcionais na superfície de PP, via funcionalização química. Foram sintetizados grupos maleimida na superfície de filmes de polipropileno funcionalizada com anidrido maleico. Os grupos maleimida ligados covalentemente à superfície do PP foram utilizados como iniciadores de fotopolimerização de acrilamida, N-isopropilacrilamida e metacrilato de glicidila. A partir da superfície contendo poli(metacrilato de glicidila), foram sintetizados sais de aminas quaternárias com possível potencial bactericida e superfícies contendo enzimas do tipo álcool desidrogenase. As etapas de modificações e sínteses realizadas na superfície dos filmes de PP foram caracterizadas por infravermelho com transformada de Fourier utilizando a técnica de refletância total atenuada (FTIR-ATR), por Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), por medidas de Ângulo de Contato e pelas morfologias verificadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e por Microscopia de Força Atômica (AFM).89

DESENVOLVIMENTO DE NANO E MICROPARTÍCULAS DE ACETATO DE CELULOSE PARA SISTEMAS DE LIBERAÇÃO CONTROLADA DE ANTI-INFLAMATÓRIOS NÃO ESTERÓIDES

Sistemas de liberação controlada de fármacos têm sido desenvolvidos visando inúmeras aplicações terapêuticas, dentre elas a diminuição dos efeitos colaterais de certos fármacos, destacando-se os antiinflamatórios não-esteróides. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo obter e caracterizar morfologicamente micro e nanopartículas de acetato de celulose (AC), bem como estudar a potencialidade destes sistemas para liberação de antiinflamatórios não-esteróides. Micro e nanopartículas de AC foram produzidas empregando a técnica de miniemulsão/evaporação do solvente. A influência do tipo de surfactante e agitação foram investigadas. Micrografias de microscopia eletrônica de varredura mostraram que foram obtidas micro e nanoesferas de AC com tamanho médio de 1000 μm para as microesferas e de 100 nm para as nanoesferas. Estudos in vitro foram realizados em fluídos gástricos e intestinal simulados para investigar a liberação de paracetamol. Os resultados demonstraram que a liberação de antiinflamatórios não-esteróides podem ser obtidas utilizando as microesferas desenvolvidas

Ensino remoto na pandemia: percepções e narrativas dos alunos do terceiro ano do ensino médio

The historic moment in which Education has been living, since the Covid-19 pandemic, has imposed a new order on the daily lives of teachers, students, parents, management and the school community because, in order to comply with health protocols and social distancing rules, had to adapt and learn to work with Remote Learning, the only possible and viable model to ensure the learning process, with the closure of schools and the need for social isolation. This new form of study challenged everyone involved because, overnight, the school gates were closed, and classrooms were empty, without any planning for such a significant, rapid and emergency change. In this perspective, this work aimed to investigate the meanings built by students of a Technical School, in the interior of the State of São Paulo, who attended the Third year of High School Integrated to Vocational Technical Education in Administration, during the academic year of 2020 , about their experiences at school during the Covid-19 Pandemic. The results showed the emergence of some prominent axes such as time, self-management and youth protagonism, the evolution in pedagogical practices, as well as their personal achievements. Thus, it was possible to observe that Remote Teaching can be a viable and effective alternative in this context, and can be effective in post-pandemic teaching as part of the curriculum, concomitant with face-to-face teaching, mainly and especially in third-year high school classes. Keywords: High School. Remote Teaching. Youth. Narratives. Pandemic.El momento histórico que vive la Educación, desde la pandemia del Covid-19, ha impuesto un nuevo orden en el día a día de docentes, estudiantes, padres de familia, dirección y comunidad escolar porque, con el fin de cumplir con los protocolos sanitarios y de distanciamiento social normas, tuvo que adaptarse y aprender a trabajar con Remote Learning, el único modelo posible y viable para asegurar el proceso de aprendizaje, con el cierre de escuelas y la necesidad de aislamiento social. Esta nueva forma de estudio desafió a todos los involucrados porque, de la noche a la mañana, las puertas de la escuela estaban cerradas y las aulas vacías, sin ninguna planificación para un cambio tan significativo, rápido y de emergencia. En esa perspectiva, este trabajo tuvo como objetivo investigar los significados construidos por estudiantes de una Escuela Técnica, en el interior del Estado de São Paulo, que cursaron el Tercer año de Enseñanza Media Integrada a la Enseñanza Técnica Profesional en Administración, durante el año académico de 2020, sobre sus experiencias en la escuela durante la Pandemia del Covid-19. Los resultados mostraron el surgimiento de algunos ejes destacados como el tiempo, la autogestión y el protagonismo juvenil, la evolución en las prácticas pedagógicas, así como sus realizaciones personales. Así, se pudo observar que la Enseñanza a Distancia puede ser una alternativa viable y eficaz en este contexto, y puede ser eficaz en la enseñanza pospandemia como parte del currículo, concomitante con la enseñanza presencial, principalmente y especialmente en tercer grado. clases de secundaria de un año. Palabras clave: Escuela Secundaria. Enseñanza remota. Juventud. narrativas. Pandemia.O momento histórico no qual a Educação tem vivido, a partir da pandemia do Covid-19, impôs uma nova ordem ao cotidiano dos professores, alunos, pais, gestão e comunidade escolar pois, para atender aos protocolos sanitários e às regras de distanciamento social, tiveram que se adaptar e aprender a trabalhar com Ensino Remoto, único modelo possível e viável para assegurar o processo de aprendizagem, com o fechamento das escolas e a necessidade de isolamento social. Essa nova forma de estudo desafiou a todos os envolvidos pois, do dia para a noite, os portões das escolas foram fechados, e as salas de aulas vazias, sem nenhum planejamento para uma mudança tão significativa, rápida e emergencial. Nessa perspectiva, este trabalho teve como objetivo, investigar os sentidos construídos pelos discentes de uma Escola Técnica, no interior do Estado de São Paulo, que frequentavam o Terceiro ano do Ensino Médio Integrado ao Ensino Técnico Profissionalizante em Administração, durante o ano letivo de 2020, sobre suas experiências na escola durante a Pandemia da Covid-19. Os resultados demonstraram a emersão de alguns eixos de destaque como tempo, autogerenciamento e protagonismo juvenil, a evolução nas práticas pedagógicas, como também suas conquistas pessoais. Assim, foi possível observar que o Ensino Remoto pode ser uma alternativa viável e eficaz neste contexto, e pode se efetivar no ensino pós-pandemia como parte do currículo, concomitante ao ensino presencial, principalmente e especialmente nas turmas de terceiros anos do Ensino Médio. Palavras-chave: Ensino Médio. Ensino Remoto. Juventude. Narrativas. Pandemia

Carbon-Capped Zerovalent Nickel and Cobalt Nanoparticles as Multitask Hybrid Electrocatalysts

To attend to the worldwide need for clean energy technologies, multifunctional hybrid catalysts based on zerovalent metal nanoparticles protected by N-doped carbon matrices were developed. A cost-effective and scalable sol–gel process is used, in which metal ions coordinated to melamine-formaldehyde resins are the precursors. The carbon-capped zerovalent Ni/Co nanoparticles have metal content ranging from 43 to 63 wt % and N-doped carbon with the N/C ratio between 3% and 20%. It was found that the as-prepared or postmodified hybrid materials can catalyze the three most important electrochemical processes for hydrogen and fuel cell technology (oxygen evolution reaction, hydrogen evolution reaction, and oxygen reduction reaction; OER, HER, and ORR). For these three reactions, the carbon-capped zerovalent Ni/Co nanoparticles have comparable, or better, activity and stability in comparison to state-of-the-art noble metal catalysts as IrO2, Ir/C, Ru/C, and Pt/C. The most active catalysts presented η10 at 400 and 359 mV toward the OER and HER, respectively, and η0.5 at 390 mV for the ORR. These hybrid catalysts proved to sustain their activity even after 12 h of uninterrupted use

A CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA DE ÓXIDO DE GRAFENO PREPARADOS PELO MÉTODO DE HUMMERS MODIFICADO

O desenvolvimento de metodologias para obtenção do oxido de grafeno a partir do grafite tem movimentando ainda boa parte das pesquisas., justamente pelos materiais em nanoescala possuírem grande potencial para aplicações como adsorventes no tratamento de efluentes contaminados com contaminantes emergentes, sendo está uma preocupação atual. Neste trabalho apresenta-se a síntese modificada via método Hummers de óxido de grafeno a partir do grafite em pó obtido comercialmente. A caracterização morfológica do material preparado ocorreu por meio da Difração de Raios X, FTIR e Espectrometria RAMAN, além de Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão. Os resultados evidenciam a formação de um nanomaterial com alto grau de oxidação e esfoliação, validando a rota de síntese utilizada evidenciando característica morfológicas do material como esperado na literatura.</jats:p