Utilização de polissacarídeos para a obtenção de biocompósitos multifuncionais empregando técnicas avançadas de polimerização controlada e de microemulsão via ultrassonicação

Abstract

RESUMO: Polissacarídeos constituem uma classe de polímeros com vasto interesse de estudos no desenvolvimento de aplicações industriais e tecnológicas. Atualmente os polissacarídeos que estão sendo amplamente investigados são a celulose, devido à extração dos nanocristais de celulose (CNC), o amido e as ciclodextrinas (CDs). O desenvolvimento de biomateriais micrométricos empregando estes substratos apresenta potencial aplicação em inúmeras áreas, principalmente a área de materiais, farmacêuticas e médicas. A funcionalização destes materiais utilizando nanopartículas inorgânicas do tipo magnetita ou ouro possibilita a criação de biomateriais "inteligentes", os quais podem apresentar resposta a estímulos externos apropriados. Neste trabalho foi explorado inicialmente o amido e a amilose para obtenção de micropartículas aplicando a técnica de ultrassonicação. As micropartículas de amido foram reticulados com CNC e aplicados como sistemas de liberação controlada de fármacos. As micropartículas obtidas a partir de amilose foram carregados com magnetita para obtenção de biomateriais "inteligentes". Além disso, os CNC foram aplicados como substratos para polimerização controlada do tipo ATRP. O emprego do CNC em processo de polimerização controlada possibilita a criação de materiais com arquitetura definida, no caso polímeros escova. O polímero escova obtido foi funcionalizado com nanopartículas magnéticas e aplicado em processos de adsorção. Por fim, foi explorada a ?-ciclodextrina (?-CD) como macroiniciador para obtenção de polímeros estrela utilizando a técnica de ATRP. Nesta etapa foi explorada a polimerização do monômero metacrilato de glicidila (GMA) juntamente com a posterior modificação pós polimerização. O polímero estrela obtido foi utilizado como agente redutor e estabilizador de nanopartículas de ouro, obtendo suspensões coloidais extremamente estáveis. De modo geral os polissacarídeos explorados neste trabalho e as técnicas empregadas de ultrassonicação e de polimerização controlada do tipo ATRP possibilitaram a obtenção de materiais com diferentes morfologias, os quais apresentaram potenciais aplicações para diversos campos

ABSTRACT: Polysaccharides embody a class of polymers with extensive interest in studies for the development of industrial and technological applications. Nowadays, cellulose (due to the extraction of cellulose nanocrystals (CNC)), starch, and cyclodextrins (CDs) are appealing and widely investigated polysaccharides. The development of micrometric biomaterials using these substrates has potential application in many areas, mainly related to biomaterials, pharmaceutical and medical research fields. The functionalization of these materials using inorganic nanoparticles, such as magnetite or gold nanoparticles, enables the creation of "smart" biomaterials, which may make appropriate response to external stimuli. In this work, initially amylose (starch) was explored to obtain microparticles applying ultrasonication technique. Starch microparticles were cross-linked with CNC and applied as controlled drug delivery systems. Microparticles obtained from amylose were loaded with magnetite to obtain "smart" biomaterials with magnetic properties. Furthermore, CNC were applied as substrates for the controlled ATRP polymerization. The use of CNC in controlled polymerization process enables the creation of materials with defined architecture known as brush polymers. The obtained polymer brush functionalized with magnetic nanoparticles were successfully applied for adsorption processes. Finally, we explored the ?-cyclodextrin (??CD) as macroinitiator for obtaining star polymers using ATRP technique. The polymerization of the monomer glycidyl methacrylate (GMA) with subsequent post-polymerization modification was carried out in this step. The obtained star polymer was used as a reducing agent and stabilizing the gold nanoparticles, obtained extremely stable colloidal suspensions. In summary, polysaccharides used along with ultrasonication and controlled polymerization (ATRP) techniques provide materials with special and unique morphologies, which showed potential applications for various fields