Projetos de Pesquisa
Nanomateriais ativos à base de quitosana com atividade larvicida aplicados ao controle do mosquito Aedes aegypti
Otimização do processo de produção de hidrogênio verde obtido por eletrocatálise utilizando nanocompósitos de quitosana e magnetita
O presente projeto de pesquisa está centrado na temática de geração de hidrogênio através de utilização de energias renováveis, ou energias de baixo carbono, também chamado de hidrogênio verde, resultando, com isso, em emissões de carbono significativamente menores do que o chamado hidrogênio cinza (obtido principalmente na reformação catalítica de hidrocarbonetos). Para tanto, serão estudados processos de eletrólise da água. O principal desafio associado a esta tecnologia envolve a redução do custo de fabricação do dispositivo conhecido como eletrolisador, bem como a melhoria da eficiência do processo. Neste cenário, a presente pesquisa visa otimizar o processo de geração de hidrogênio, através de processos de eletrólise convencional, focando principalmente no desenvolvimento de eletrodos alternativos aos existentes comercialmente, utilizando diferentes misturas/recobrimentos à base de quitosana e elementos de carga, como nanoestruturas de carbono (grafeno) e, paralelamente, o estudo do mesmo processo de eletrólise utilizando uma solução aquosa contendo nanocompósitos de quitosana e magnetita, de forma a otimizar o processo por meio da funcionalização do meio líquido, bem como facilitar o processo de reutilização do meio em novos processos, através da separação magnética.
Filmes biodegradáveis e funcionais para aplicações como cobertura em agricultura
Filmes de cobertura, tradicionalmente produzidos com polímeros sintéticos e não biodegradáveis, são amplamente utilizados na agricultura para melhoria nas condições de plantio e desenvolvimento das culturas. Outra prática muito utilizada é a aplicação de agroquímicos para combate a pragas e auxílio ao desenvolvimento das plantas. No entanto, tais estratégias têm causado diversos impactos ambientais associados ao acúmulo de resíduos sólidos e lixiviação de quantidades excessivas de compostos químicos que, além de representar perdas de insumos, causa desequilíbrio aos ecossistemas. A tecnologia de liberação controlada, em que o composto ativo é imobilizado e liberado localmente de forma gradual, é uma alternativa para minimizar estes danos. Estes sistemas tornam-se ainda mais interessantes e sustentáveis se associados a materiais biodegradáveis e provenientes de fontes renováveis. Neste contexto, o objetivo deste projeto é preparar nanocápsulas de amido contendo óleo essencial de eucalipto (OEE) como composto ativo com propriedade herbicida, e incorporar estes materiais em filmes poliméricos biodegradáveis à base de blendas de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) e amido termoplástico (TPS). Os sistemas obtidos serão caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, liberação controlada, ecotoxicidade e biodegradabilidade. Espera-se, com este projeto, obter filmes de cobertura funcionais com propriedades similares aos convencionais, de fácil aplicação e sem a necessidade de remoção do solo e descarte final.
Obtenção de scaffolds funcionais por impressão 3D para aplicação na engenharia de tecidos
A engenharia tecidual óssea é considerada atualmente uma área promissora para reparar defeitos ósseos críticos, onde geralmente utilizam-se os chamados scaffolds, que são estruturas que oferecem sustentação para proliferação celular. Esta estrutura deve ser propícia para vascularização e proliferação celular, e parâmetros como porosidade, área específica, resistência mecânica, biodegradabilidade e biocompatibilidade, além da hidrofilicidade da matriz, exercem importante influência na regeneração tecidual. Existem diversas metodologias empregadas na fabricação de tais estruturas, incluindo a impressão por extrusão (impressão 3D), liofilização, eletrofiação, lixiviação de sal, dentre outras. Tratam-se de métodos simples, rápidos, de relativo baixo custo e escalonáveis para a fabricação de scaffolds. Dentre os materiais utilizados encontram-se polímeros naturais como alginato, quitosana e amido. Além disso, nanopartículas de argila e nanocápsulas poliméricas são materiais que apresentam uma grande área específica, podendo melhorar tanto as características das soluções poliméricas quanto as propriedades mecânicas e a estabilidade dimensional e química dos scaffolds obtidos, fazendo deles materiais muito promissores para o uso na engenharia tecidual óssea. Neste projeto, pretende-se desenvolver soluções a partir de misturas contendo diferentes proporções de alginato/amido e quitosana/amido, incorporando nanopartículas de argila e/ou nanocápsulas com #946;-caroteno para a produção de scaffolds por meio de impressão 3D, visando a utilização em regeneração óssea. As soluções e os materiais resultantes serão avaliados de acordo com suas características reológicas, avaliação da capacidade de impressão, propriedades físico-químicas, taxa de intumescimento e solubilização/degradação e biocompatibilidade.
Funcionalização de nanopartículas para aplicação em embalagens ativas com propriedades antimicrobianas
Polímeros biodegradáveis provenientes de fontes renováveis representam uma alternativa aos polímeros sintéticos usualmente empregados para uma ampla gama de aplicações, em função do acúmulo de resíduos sólidos no meio ambiente e da redução das reservas de combustíveis fósseis. Uma das aplicações potenciais para estes materiais é na indústria de embalagens descartáveis. No entanto, suas propriedades são inferiores às dos convencionais e possuem elevado custo, o que os torna menos competitivos. A formação de nanocompósitos é uma alternativa para melhorar o desempenho destes materiais. Com o avanço da nanotecnologia, o setor de embalagens também vem investindo em inovação através da produção de embalagens ativas, as quais podem interagir com o meio de modo a prolongar o tempo de vida de prateleira (shelf life) dos alimentos. Um dos principais aspectos abordados consiste no uso de compostos ativos com propriedades antimicrobianas que evitem o contato e a proliferação de microrganismos no alimento. Neste contexto, o objetivo deste projeto de pesquisa é o desenvolvimento de embalagens ativas a partir de nanocompósitos poliméricos biodegradáveis, utilizando óleos essenciais como agentes antimicrobianos. Este projeto está focado na funcionalização de nanopartículas de argila com o agente ativo e na obtenção de filmes. A imobilização de agentes antimicrobianos em nanopartículas traz melhorias nas propriedades do polímero e promove um maior controle sobre a ação destes compostos. A caracterização dos materiais obtidos será realizada através de métodos físico-químicos e térmicos e avaliação da atividade antimicrobiana, a fim de identificar os sistemas que oferecerem melhor desempenho para a matriz polimérica sob estudo.
Materiais híbridos à base de quitosana com propriedades antimicrobianas para aplicações ambientais
A preservação de fontes naturais de água, a busca por processos eficientes para remoção de poluentes e microrganismos e o controle sobre vetores transmissores de doenças são os grandes desafios ambientais da sociedade para os próximos anos. A obtenção de materiais híbridos à base de quitosana decoradas com nanopartículas de prata, com elevada capacidade de adsorção e inativação/eliminação de microrganismos, pode resultar em um dispositivo versátil, de fácil obtenção e aplicação. A associação destes materiais a nanopartículas de magnetita é uma abordagem promissora, pois permite recuperar os materiais após sua aplicação em sistemas de tratamento através da aplicação de um campo magnético externo. Neste contexto, o objetivo deste projeto é a obtenção de materiais híbridos de quitosana, magnetita e nanopartículas de prata visando aplicações ambientais. Os materiais híbridos serão produzidos por diferentes técnicas e posteriormente caracterizados com relação à sua morfologia, características químicas, propriedades térmicas e magnéticas, capacidade de adsorção, e atividade antimicrobiana e larvicida. Busca-se, com este projeto, estabelecer uma relação entre o método de síntese, a estrutura e as propriedades dos materiais híbridos sintetizados, bem como estudar as possibilidades de aplicação.
