Effect of crosslinker and nanostructure on adsorption and release of paraquat herbicide from different natural hydrogel nanocomposites

Hidrogéis compostos em polímeros naturais que tenham sido usados em diferentes setores devido a suas propriedades de biocompatibilidade, biodegradabilidade, custo relativamente baixo e atoxicidade. O objetivo deste estudo foi preparar hidrogéis de alginato / amido reticulados com diferentes ícones (Mn 2+ , Zn 2+ ou Ca 2+ ), incluir zeólito ou nanoclay, e avaliar o efeito do reticador e nanoestrutura na adsorção e comportamento de seleção do herbicida paraquat. Os hidrogéis e seus nanocompósitos foram preparados por imersão de soluções de alginato / amido, alginato / amido / nanoclay ou alginato / amido / zeólita em recipientes que recebem uma solução reticuladora (MnCl 2 , ZnCl 2ou CaCl 2 ) a 25 ° C. Todos os hidrogênios apresentaram boa capacidade de adsorção, principalmente os hidrogênios nanoestruturados com nanoclay e zeólito. Como recursos polares, selecione alta interação com moléculas de paraquat. O comportamento da liberação também foi muito interessante, sendo que a quantidade de solução de formação de nanocompósitos de hidrogel pode controlar a liberação de paraquat, que tipos de materiais podem ser usados como veículos de transporte no sistema de liberação controlada

Bionanocompósitos híbridos formados por hidrogéis de polissacarídeo e nanoargila: I. Caracterização físico-química

O objetivo deste trabalho foi sintetizar bionanocompósitos híbridos a partir da acrilamida, polissacarídeo carboximetilcelulose e nanoargila e avaliar as propriedades físico-químicas, tais como: hidrofílicas, cinéticas, morfológicas e espectroscópicas. Os hidrogéis foram preparados fixando as concentrações de acrilamida em 6% m/v e carboximetilcelulose em 1% m/v, e incorporando diferentes concentrações de nanoargila (cloisita-Na+) (0-20 % m/v). A técnica de difração de raios-x permitiu notar que as plaquetas de nanoargila se encontram intercalada na matriz polimérica. A técnica de microscopia eletrônica de varredura indicou uma morfologia de estruturas porosas, com formas bem definidas e tamanhos de poros heterogêneos. A análise térmica evidenciou uma estabilidade térmica abaixo de 200 ºC para todas as amostras analisadas. Os resultados das propriedades hidrofílicas e cinéticas em água destilada e em soluções salinas indicaram que as concentrações de nanoargila e o efeito da carga iônica influenciam o intumescimento e os parâmetros cinéticos. A constante de perda de água indicou que a presença de nanoargila proporcionou uma liberação controlada de água destilada. Portanto, as propriedades físico-químicas indicam que estes bionanocompósitos híbridos são uma alternativa promissora para aplicação na agricultura, sendo sua potencialidade investigada na parte II deste trabalho

Bionanocompósitos híbridos formados por hidrogéis de polissacarídeo e nanoargila: II. Incorporação em substrato para melhoraria de mudas

O objetivo deste trabalho foi testar o efeito de hidrogel biodegradável (composto por 6% m/v de acrilamida e 1% m/v de carboximetilcelulose) e seus bionanocompósitos contendo diferentes concentrações de nanoargila (0-20% m/v) incorporados em um substrato de cultivo utilizado para germinação e desenvolvimento de mudas de alface (Lactuca sativa). Os experimentos foram conduzidos com um delineamento inteiramente casualizado. O primeiro experimento estudou doses crescentes de hidrogel incorporado no substrato. O segundo experimento avaliou os bionanocompósitos com crescentes concentrações de nanoargila. Os parâmetros analisados foram índice de velocidade de germinação, porcentagem de germinação, diâmetro do caule, massa fresca e seca, tamanho da raiz e alturas das partes aérea e total da planta. No primeiro experimento, notou-se que a aplicação de 5% foi a que apresentou os melhores resultados na germinação e o desenvolvimento do cultivo de alface. As aplicações dos bionanocompósitos demonstraram resultados positivos em todos os parâmetros analisados, causando também um melhor desenvolvimento do sistema radicular (segundo experimento). Sendo que os bionanocompósitos contendo 20% de nanoargila foram os mais promissores. Portanto, os hidrogéis e os bionanocompósitos otimizam a germinação da hortaliça Lactuca sativa, demonstrando ser um produto promissor para a aplicação na agricultura

Avaliação e caracterização de biofilme comestível de carboximetilcelulose contendo nanopartículas de quitosana e Cúrcuma longa

A produção de biofilmes e revestimentos poliméricos a base de polímeros naturais, a fim de aplicá-los como embalagens de alimentos é alvo de constantes pesquisas, devido a necessidade de diminuir o volume de embalagens plásticas descartadas e otimizar as propriedades e validade dos alimentos. Dentre a imensa variedade de polímeros utilizados para esse fim, a carboximetilcelulose (CMC) destaca-se por apresentar características favoráveis para a formação de soluções filmogênicas, além de ser biodegradável e apresentar baixo custo.  Visando potencializar as propriedades naturais desse polímero, pesquisadores tem utilizado aditivos que são incorporados a solução filmogênicas como nanopartículas de quitosana (NSQ) e Cúrcuma longa (C).  A quitosana também é um polímero natural, amplamente utilizado em aplicações nos campos da farmacologia, tecnologia de biomateriais, biomedicina, agricultura e indústrias cosmética e alimentícia. A Cúrcuma longa derivada do açafrão, apresenta propriedade antioxidantes e antimicrobianas, que tem despertado bastante interesse, principalmente na indústria alimentícia, visando a substituição de antioxidantes sintéticos por esses materiais naturais. Neste trabalho, foram preparadas nanopartículas de quitosana por gelificação ionotrópica e incorporadas ao polímero (CMC), juntamente com a Cúrcuma longa, com o intuito de reforçar e potencializar as propriedades naturais desse polímero, para a preparação de biofilmes comestíveis. Após a preparação, caracterizá-los através de análises das propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato.Palavras-chave: biofilmes comestíveis; polímeros naturais; nanopartículas de quitosana; cúrcuma longa

New strategies in the preparation of exfoliated thermoplastic starch-montmorillonite nanocomposites

A simple method based on the combination of the intercalation from solution and melt-processing preparation methods was used to prepare highly exfoliated and compatible thermoplastic starch (TPS) and montmorillonite clay (MMT) nanocomposites. The effects of the MMT content on the thermal, structural, and mechanical properties of the nanocomposites were investigated. XRD diffraction was used to investigate the MMT exfoliation/intercalation degrees in the TPS matrix. Data from thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry revealed that the addition of MMT increased the thermal stabilities of TPS nanocomposites. Young's modulus and tensile strength increased from 8.0 to 23.8 MPa and 1.5 to 2.8 MPa with an increasing MMT content from 0 to 5 wt% without diminishing their flexibility. The improvement in such properties can be attributed to the good dispersion/exfoliation of MMT in the TPS matrix. Combining both methods, it was possible to obtain homogenous and transparent nanocomposites with excellent thermal and mechanical properties for application as packaging materials. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES

Investigação do processo de absorção de água de hidrogéis de polissacarídeo: efeito da carga iônica, presença de sais, concentrações de monômero e polissacarídeo

Neste trabalho foi reportada a caracterização de hidrogéis constituídos por metilcelulose (MC) e poliacrilamida (PAAm) preparados pelo processo de reticulação cruzada. As propriedades espectroscópicas e morfológicas foram investigadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. O efeito da carga iônica, presença de sais, concentrações de monômero AAm e polissacarídeo MC na absorção de água e nas propriedades cinéticas dos hidrogéis foi detalhadamente investigado. Os resultados indicaram que o decréscimo da concentração de MC ou aumento da concentração de AAm, carga iônica do contra-íon do sal de cloreto e a presença de fertilizante no meio externo de intumescimento provocaram diminuição significativa na absorção de água dos hidrogéis. O mecanismo de absorção de água dos hidrogéis de PAAm-MC em água seguiu o modelo de difusão Fickiana; já o mecanismo dos hidrogéis intumescidos em sais (cloreto ou fertilizante) seguiu o modelo de transporte anômalo. Pela alta e rápida absorção de água, as matrizes porosas e tridimensionais compostas por PAAm e MC podem em potencial ser aplicadas na agricultura como veículos carreadores.This work reported the characterization of hydrogels constituted by methylcellulose (MC) entrapped in polyacrylamide (PAAm) network prepared by cross-linking polymerization (gelling process). Spectroscopic and morphologic properties were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy, respectively. Effects of AAm, MC contents, ionic charge of salt counter-ions (NaCl, KCl, NH4Cl, CaCl2, MnCl2, MgCl2, and AlCl3), and fertilizers [(NH4)2SO4 and KH2PO4] on kinetic and hydrophilic (swelling degree) properties were investigated in detail. By decreasing the MC content or by increasing acrylamide content, there was a pronounced decrease in water uptake by the hydrogels. The increase in counter-ion X-Cl salt and the presence of fertilizer on the external swelling medium also provoked a decrease in water uptake. The water uptake mechanism of PAAm-MC hydrogels swollen in water followed the Fickian diffusion, while the mechanisms of hydrogels swollen in salt or fertilizer aqueous media followed the anomalous transport process. With their fast and high water absorption, the porous, three-dimensional matrices containing PAAm and MC are promising for agriculture as carrier vehicles.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES