Projetos de Pesquisa
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.
Fabricação de scaffolds para regeneração óssea de alginato/amido/nanoargila por impressão 3D
A engenharia tecidual óssea é considerada atualmente uma área promissora para reparar defeitos ósseos críticos. Geralmente, utilizam-se scaffolds, que são estruturas que oferecem sustentação para proliferação celular. Existem diversas metodologias empregadas na fabricação de tais estruturas, incluindo a bioimpressão 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 mais utilizados encontra-se o alginato, um polímero natural, biocompatível e de baixo custo que, ao entrar em contato com íons de cálcio, passa por um processo de gelificação. O amido é um polímero natural, acessível, altamente biocompatível e hidrofílico, e a sua combinação com alginato já demonstrou melhorar a adesão celular. Nanopartículas de argila são materiais naturais que apresentam uma grande área específica, podendo melhorar as características das soluções poliméricas e propriedades mecânicas dos scaffolds, tornando-se materiais interessantes para o uso na engenharia tecidual óssea. Neste projeto, pretende-se desenvolver soluções contento diferentes proporções de alginato/amido/nanopartículas de argila para a produção de scaffolds. Os scaffolds resultantes serão avaliados de acordo com suas propriedades reológicas, físico-químicas, fidelidade de forma, taxa de 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.
Bioincorporação de óleos essenciais nanoencapsulados para o desenvolvimento de tecidos de algodão com propriedades antimicrobianas
O algodão é uma das fibras mais utilizadas no setor têxtil e, como fibra natural, está propício ao desenvolvimento de microrganismos devido à sua hidrofilicidade e porosidade. A funcionalização de substratos têxteis com agentes antimicrobianos pode dificultar a proliferação de microrganismos e diversas metodologias têm sido utilizadas com tal objetivo. Dentre os agentes antimicrobianos empregados, pode-se destacar os óleos essenciais, de origem natural e com comprovada atividade biológica. Métodos mais efetivos utilizam um polímero para realizar o encapsulamento dos óleos e, assim, funcionalizar efetivamente o tecido. Um polímero notadamente eficiente para tal é a quitosana – polímero natural, biocompatível, biodegradável e muito reativo. Neste projeto, será estudada uma nova metodologia para a funcionalização do tecido de algodão com o objetivo de conferir ao tecido propriedades antimicrobianas. Para tal, nanocápsulas de quitosana contendo óleo essencial de eucalipto e lavanda serão sintetizadas através da técnica de emulsificação óleo-em-água seguida de gelificação iônica. Em paralelo, um sistema utilizando lacase e ABTS (2,2-azinobis (3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfônico) será aplicado ao tecido para promover a oxidação da celulose constituinte. Sendo assim, os grupos nucleofílicos da quitosana podem reagir com a celulose oxidada, funcionalizando o tecido. As nanocápsulas obtidas serão caracterizadas quanto a sua morfologia, características químicas e térmicas e eficiência de encapsulação, enquanto os tecidos de algodão serão caracterizados quanto as suas características químicas, perfil de liberação do agente ativo nanoencapsulado sob a ação da temperatura e do tempo, e atividade antimicrobiana.
