Development and validation of a mechanistic model for the release of embelin from a polycaprolactone matrix

Embelin is a natural agent with antimicrobial, antifungal and analgesic activities. This work presents a mechanistic model for the release of embelin from a polycaprolactone matrix. Based on the results of embelin release experiments and Raman microscopy measurements, the model assumes a dual dispersion of the embelin: agglomerated and dispersed. Embelin release mechanism combines the effects of the liquid migration into the matrix, the drug diffusion, and the drug dissolution within the wetted matrix. The model is formulated in terms of four partial differential equations that account for the mass balances of dispersed, agglomerated, and dissolved embelin, and aqueous solution. Model predictions show that the release mechanism involves three stages: a burst stage, in which dispersed embelin is rapidly released; a transition stage, in which dispersed and agglomerated embelin are simultaneously released; and, once the dispersed embelin depletion, a stable release stage until the agglomerated embelin exhausts.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cortez Tornello, Pablo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Silva, Leonel Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Tomba, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Abraham, Gustavo Abel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cisilino, Adrian Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Desarrollo de un recubrimiento basado en PHB para la obtención de biocompuestos con cartón de celulosa

En la actualidad, la demanda de envases ha evolucionado hacia los más pequeños, ligeros y reciclables por razones ambientales y económicas, que cada vez son más restrictivas a nivel mundial. Por lo cual, los envases basados en cartón de celulosa presentan gran demanda en el mercado, por ser además materiales biodegradables. Sin embargo, su uso se encuentra limitado por la baja capacidad de barrera al vapor de agua. Por ello, el uso de biopolímeros como recubrimiento en productos de cartón podría satisfacer esta necesidad, presentando el valor agregado de la biodegradabilidad.El polihidroxibutirato (PHB) es biodegradable y biocompatible. Presenta buenas propiedades de barrera a gases y vapor de agua, por su alta cristalinidad e hidrofobicidad, lo que lo hace apto para ser usado como recubrimiento.1 Sin embargo, para obtener un compuesto multicapa con buenas propiedades mecánicas, es esencial asegurar una buena adhesión entre el recubrimiento polimérico y el cartón.2 El agregado de nanocristales de celulosa (CNC) como nanocarga hidrofílica a la película de PHB podría favorecer esta adhesión.1El propósito de este trabajo es obtener compuestos bicapa con cartón de celulosa y PHB nanoreforzado con buenas propiedades de barrera y mecánicas para su uso en envases.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaIV Workshop de Polímeros Biodegradables y Biocompuestos - BIOPOLI 2020Mar del PlataArgentinaUniversidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiale

Bilayer biocomposites based on coated cellulose paperboard with films of polyhydroxybutyrate/cellulose nanocrystals

In this paper, a biodegradable bilayer nanocomposite based on reinforced polyhydroxybutyrate (PHB) with cellulose nanocrystals (CNC) and cellulose paperboard was prepared. In order to obtain optimal properties two different processing methods were studied: casting and compression molding. Compression molding was selected as the most effective technique to achieve a continuous layer of PHB covering the entire surface of the paperboard. Mechanical and barrier properties of the composites were optimized, using the least amount of PHB due to its high cost compared to fossil-derived polymers. Then, the bilayer nanocomposite was produced according to the selected method and the least PHB proportion, demonstrating that PHB/CNC coating overcomes water sensibility of the cellulose paperboard and exhibited a performance enhancement without detrimental effect of the pristine PHB and paperboard properties. It was demonstrated that PHB and PHB/CNC have the potential to replace non-renewable polymers as fully bio-based materials, obtaining paperboard coatings with environmental advantages, such as non-toxicity, high recyclability and biodegradability.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Ternary nanocomposites based on plasticized poly(3-hydroxybutyrate) and nanocellulose

Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) ternary nanocomposites were obtained by solvent-casting method. The current work compares the behavior of nanocomposites made with two different plasticizers and two types of nanocellulose (cellulose nanocrystals—CNC—and bacterial cellulose—BC). A traditional plasticizer (glyceryl tributyrate—TB) and a polymeric one (poly[di(ethylene glycol) adipate]—A) were chosen in order to evaluate the responses of PHB properties to the addition of plasticizers with different molecular weight. Additionally, the influences of CNC and BC on the properties of the plasticized polymer were compared. Cellulose nanocrystals were determined as effective PHB nucleation agents when TB was added to the samples. On the other hand, the addition of A and CNC seems to retard PHB nucleation but enhances the thermal stability of the samples due to the intrinsic stability of the additives. A counterbalanced effect of TB plasticizer and CNC was observed in the mechanical and water vapor permeation properties. The addition of BC to the plasticized samples showed the highest detriment in thermal stability of PHB due to its poor dispersion. It was concluded that PHB/TB/CNC nanocomposites will be suitable materials for using as packaging in single-use applications, showing an appropriate balance among barrier, thermal, and mechanical properties.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Vázquez, Analía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Polyhydroxybutyrate-based nanocomposites with cellulose nanocrystals and bacterial cellulose

Polyhydroxybutyrate (PHB) films nanoreinforced with hydrolyzed cellulose nanocrystals (CNC) and bacterial cellulose (BC) were prepared by solvent casting. The influence of different cellulose nanoparticles content (2, 4 and 6 wt% of CNC and 2 wt% of BC) on the PHB properties was studied. CNC nanocomposites presented good dispersion of the nanocrystals, improving transparency, mechanical and barrier properties of the PHB films. On the other hand, reduced thermal stability and mechanical properties were yielded by BC addition due to the intrinsic lower degradation temperature and higher length of the BC nanofibrils compared to CNC. Nanocomposites performance variation is mainly caused by the marked difference in nanoparticles structure. It was demonstrated that PHB–CNC films exhibited higher performance enhancement without detrimental effect of the pristine PHB properties.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cerrutti, Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Vázquez, Analía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología En Polimeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Development and characterization of bionanocomposites based on poly(3-hydroxybutyrate) and cellulose nanocrystals

Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB)-based bionanocomposites were prepared using various percentages of cellulose nanocrystals (CNCs) by a solution casting method. CNCs were prepared from microcrystalline cellulose using sulfuric acid hydrolysis. The influence of CNCs on PHB properties was evaluated using differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetry and tensile testing. Vapor permeation and light transmission of the materials were also measured. Differential scanning calorimetric tests demonstrated that CNCs were effective PHB nucleation agents. Tensile strength and Young's modulus of PHB increased with increasing CNC concentration. Moreover, the PHB/CNC bionanocomposites exhibited reduced water vapor permeation compared to neat PHB and had better UV barrier properties than commodity polymers such as polypropylene. It was found that nanocomposites with 6wt% of CNCs had the optimum balance among thermal, mechanical and barrier properties.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Fortunati, Elena. Università di Perugia; ItaliaFil: Puglia, Debora. Università di Perugia; ItaliaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Development of low environmental impact protective coatings based on a furan resin and cellulose nanocrystals

A furan resin, synthesized from furfural and phenol, was previously proposed as a less environmental impact alternative to traditional phenolics’ coatings to protect aluminum. In this work, the furan resin was modified with 10 and 20%wt of prepared cellulose nanocrystals (CNC), a biobased nanoreinforcement. Several techniques such as AFM, FTIR, DMA, TGA, XRD, nanoindentation experiments and contact angle measurements were applied to characterize CNC, coatings mechanical performance, materials thermal degradation behavior and chemical structure. It was found that all materials show an excellent interfacial adhesion with the aluminum substrate. CNC incorporation enhances coatings’ mechanical resistance to permanent damage and unexpectedly reduces the elastic modulus. This is because CNC affects the polymerization hindering furan matrix crosslinking. CNC addition slightly accelerates the thermal degradation rate in the overall degradation zone of furan resin keeping the same degradation mechanism and the formation of the protective char.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Fasce, Laura Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Effect of Cellulose Nanocrystals and Bacterial Cellulose on Disintegrability in Composting Conditions of Plasticized PHB Nanocomposites

Poly(hydroxybutyrate) (PHB)-based films, reinforced with bacterial cellulose (BC) or cellulose nanocrystals (CNC) and plasticized using a molecular (tributyrin) or a polymeric plasticizer (poly(adipate diethylene)), were produced by solvent casting. Their morphological, thermal, wettability, and chemical properties were investigated. Furthermore, the effect of adding both plasticizers (20 wt % respect to the PHB content) and biobased selected nanofillers added at different contents (2 and 4 wt %) on disintegrability in composting conditions was studied. Results of contact angle measurements and calorimetric analysis validated the observed behavior during composting experiments, indicating how CNC aggregation, due to the hydrophilic nature of the filler, slows down the degradation rate but accelerates it in case of increasing content. In contrast, nanocomposites with BC presented an evolution in composting similar to neat PHB, possibly due to the lower hydrophilic character of this material. The addition of the two plasticizers contributed to a better dispersion of the nanoparticles by increasing the interaction between the cellulosic reinforcements and the matrix, whereas the increased crystallinity of the incubated samples in a second stage in composting provoked a reduction in the disintegration rate