Ácido L-poliláctico (PLA) y na-notubos de carbono de pared múltiple (NTCPM) con potenciales aplicaciones industriales / L-polylactic acid (PLA) and multi-walled carbon nano-tubes (CNTMW) with potential industrial applications / Ácido L-polilático (PLA) e na-notubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) com possíveis aplicações industriais

Resumen En términos generales, es bien conocida la cualidad que poseen algunos polímeros de cambiar sus propiedades físicas y químicas finales mediante la adición de nanopartículas a la matriz polimérica para producir un material compuesto (MC). Esta investigación está basada en la obtención de un MC a partir de ácido poliláctico (PLA) y nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM), muy empleado en la industria del envasado y dispositivos biomédicos, con el fin de ampliar su perfil industrial. Se desarrollaron cuatro mezclas de PLA y NTCPM, y se empleó polietilenglicol (PEG) como plastificante. Se evaluaron sus propiedades morfológicas, térmicas, mecánicas, termo-mecánicas, espectroscópicas, ángulo de contacto y cristalográficas. Se observó que los MCs presentaron degradación térmica a temperaturas inferiores a la matriz sin NTCPM, así como un aumento en el módulo de flexión y tensión en algunas de las muestras. Así mismo, se observó que los NTCPM pueden aumentar la cristalinidad del material y que, en algunos casos, se incrementa su rigidez, actuando como un aditivo útil para aplicaciones de mayor esfuerzo mecánico que la matriz. Del efecto de agregar PEG en los MC, se determinó que los NTCPM no restringen la movilidad de las cadenas poliméricas y se da un efecto plastificante, lo que permite mayor movilidad de la zona amorfa de las cadenas de polímero, como indica la literatura consultada. Finalmente, se concluyó que a mayores contenidos de NTCPM, se generan mejores valores en el módulo de flexión, esfuerzo máximo de flexión, módulo de elongación, esfuerzo de carga máxima y esfuerzo de ruptura, entre otras propiedades evaluadas.

Abstract The quality of some polymers to change their final physical and chemical properties by adding nanoparticles to the polymer matrix to produce a composite material (MC) is well known. This research is based on obtaining a MC from polylactic acid (PLA) and multi-walled carbon nanotubes (CNTMW), widely used in the packaging industry and biomedical devices, in order to expand its industrial profile. Four mixtures of PLA and CNTMW were developed, and polyethylene glycol (PEG) was used as a plasticizer. Their morphological, thermal, mechanical, thermo-mechanical, spectroscopic, contact angle, and crystallographic properties were evaluated. It was observed that the composites showed thermal degradation at temperatures below the matrix without CNTMW, as well as an increase in the modulus of flexion and tension in some of the samples. Likewise, it was observed that the CNTMW can increase the crystallinity of the material and that, in some cases, its rigidity is increased, acting as a useful additive for applications of greater mechanical stress than the matrix. From the effect of adding PEG in the composites, the CNTMW do not restrict the mobility of the polymer chains and a plasticizing effect occurs, which allows greater mobility of the amorphous zone of the polymer chains. In general terms, it was concluded that at higher CNTMW contents, better values were generated in the flexural modulus, maximum flexural stress, elongation modulus, maximum load stress and rupture stress, among other evaluated properties.

Resumo Alguns polímeros têm a propriedade de alterar suas propriedades físicas e químicas finais, adicionando nanopartículas à matriz polimérica para produzir um composto. Esta pesquisa baseia-se na obtenção de composto partir de ácido polilático (PLA) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT), amplamente utilizado na indústria de embalagens e dispositivos biomédicos, a fim de expandir seu perfil industrial. Foram desenvolvidas quatro misturas de PLA e MWCNT e o polietilenoglicol (PEG) foi usado como plastificante. Foram avaliadas suas propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas, termo-mecânicas, espectroscópicas, ângulo de contato e cristalográficas. Observou-se que os compostos apresentaram degradação térmica em temperaturas abaixo da matriz sem MWCNT, além de aumento no módulo de flexão e tensão em algumas das amostras. Da mesma forma, observou-se que o MWCNT pode aumentar a cristalinidade do material e que, em alguns casos, sua rigidez é aumentada, atuando como um aditivo útil para aplicações de maior tensão mecânica que a matriz. A partir do efeito da adição de PEG nos compostos, determinou-se que o MWCNT não restringe a mobilidade das cadeias poliméricas e ocorre um efeito plastificante, que permite maior mobilidade da zona amorfa das cadeias poliméricas. Em termos gerais, concluiu-se que, com maiores teores de MWCNT, melhores valores foram gerados no módulo de flexão, tensão máxima de flexão, módulo de alongamento, tensão de carga máxima e tensão de ruptura, entre outras propriedades avaliadas.

Preparación y Caracterización de Nanocompositos Quitosano-Cobre con Actividad Antibacteriana para aplicaciones en Ingeniería de Tejidos / Preparation and characterization of Copper Chitosan Nanocomposites with Antibacterial Activity for Applications in Tissue Engineering

RESUMEN: El presente trabajo describe la preparación de nanocompositos formulados a partir de quitosano (QS)/nanopartículas de cobre (nCu) con características antibacterianas y aplicación potencial en ingeniería de tejidos. Para ello, se prepararon nanocompositos mediante mezclado en solución asistido con ultrasonido con el objetivo de incrementar la dispersión de la carga nanométrica en el biopolímero. El análisis de FTIR demostró que la presencia de nCu en la matriz de QS favorece la interacción del nCu con los grupos amino/hidroxilo de la molécula del QS. Se determinó mediante UV-Vis que los nanocompositos QS/nCu presentan absorción asociada con la presencia de nanopartículas y la posible liberación de iones Cu2+ en medio líquido. Mediante AFM se determinó que el QS hidratado forma una malla con microporos, que puede favorecer la penetración de bacterias en el nanocomposito y su interacción con las nCu. Finalmente, se determinó el efecto antibacteriano del material al contacto con la bacteria Staphylococcus aureus, en donde se presenta una actividad antibacteriana superior al 90% entre los 90 y 180 min de interacción. Dichos resultados sugieren que es posible obtener nanomateriales antibacterianos biocompatibles para su posible aplicación en ingeniería tisular.

ABSTRACT: The Present work describes the preparation of nanocomposites based on chitosan (QS)/copper nanoparticles (nCu) with antibacterial properties and potential application in tissue engineering. For this purpose, nanocomposites were prepared by solution blending with ultrasound assisted, aiming to increase the nanoparticles dispersion in the biopolymer. FTIR analyses demonstrates that nCu supported in QS increase their interaction of nanoparticles with amine/hydroxyl groups of QS molecule. UV-Vis analyses demonstrates that QS/nCu nanocomposites have an absorption signal associated with the presence of nanoparticles and the possible Cu2+ ions release in liquid media. AFM analyses shown that hydrated QS form a mesh with micro pores, improving the bacterial penetration and the direct contact with nCu. This behavior was corroborated by antibacterial assays, where QS/nCu nanocomposites shown an antibacterial activity higher than 90% between 90-180 minutes of interaction. Our results suggest that is possible to obtain combined antibacterial/biocompatible nanomaterials with potential application in tissue engineering.

Estudo de estabilidade da eletrossíntese e do desempenho eletroanalítico do compósito poli(l-metionina)-nano-Au na presença de dopamina e de ácido úrico / The stability study of the electrochemical synthesis and electroanalytical function of poly(l-methionine)-nano-Au composite in the presence of dopamine and uric acid

A eletrossíntese e o desempenho eletroanalítico do compósito poli-L-metionina -nano Au foram descritos matematicamente, sendo a primeira descrita etapa por etapa. Os modelos matemáticos foram analisados por meio da teoria de estabilidade linear e da análise de bifurcações. A partir da análise foram inferidas as condições do estado estacionário estável (do modo mais confortável para a eletropolimerização, e do melhor desempenho do sensor), bem como das instabilidades oscilatória e monotônica. As conclusões da modelagem vão ao encontro do observado experimentalmente, completando também o conhecimento do processo.

The electrosynthesis and the electroanalytic function of the poly-L-methioninenano-Au composite were mathematically described and the first one of the processes was described stage by stage. The mathematical models were analyzed by linear stability theory and bifurcation analysis. Basing on the analysis, the stable steady-state conditions, like also oscillatory and monotonic instability conditions were inferred.

Nanotechnology in the food industry / Nanotecnologia na indústria de alimentos

Nanotechnologies involve the manipulation of matter at a very small scale, generally between 1 and 100 nanometers. They exploit novel properties and functions that occur in matter at this scale. The application of nanotechnology in the areas of food and food packaging is growing rapidly, and in the area of food security, these applications include the detection of microorganisms, environmental protection, water purification, encapsulation of nutrients and food packing. Nanotechnology is opening up a world of new possibilities for the food industry, but the entry of nanoparticles into the food chain can result in a buildup of toxic contaminants in food and harm human health. This review focuses on the nanoencapsulation of bioactive compounds, nanosensor especially to detect foodborne pathogens, applications of nanotechnology in food packing and highlight some of aspects of toxicology.

A nanotecnologia envolve a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente entre 1 e 100 nanômetros. Ela explora novas propriedades e funções que ocorrem na matéria nesta escala nanometrica. A aplicação da nanotecnologia nas áreas de alimentos, embalagens para alimentos e segurança alimentar têm crescido rapidamente. Estas aplicações incluem a detecção de microrganismos, proteção ambiental, purificação de água, encapsulamento de nutrientes e embalagem para alimentos. A nanotecnologia está abrindo novas possibilidades para a indústria de alimentos, mas, a entrada de nanopartículas na cadeia alimentar pode resultar em um acúmulo de contaminantes que podem ser tóxicos e prejudicar a saúde humana. Esta revisão enfoca a nanoencapsulação de compostos bioativos, nanosensores, especialmente para detecção de patógenos em alimentos, aplicação da nanotecnologia na área de embalagens para alimentos e destaca alguns aspectos sobre toxicologia.

Comparison of the mechanical properties of two nano-filled composite materials / Comparação das propriedades mecânicas de dois materiais nanocompósitos

OBJETIVO: A finalidade deste estudo foi quantificar e comparar as propriedades mecanicas de dois materiais restauradores nanocompositos disponiveis comercialmente. MATERIAL E METODO: Especimes de dois nanocompositos, Z350TM e GrandioTM, foram polimerizados com luz LED por 30 segundos e submetidos a testes mecanicos. As propriedades testadas incluiram: resistencia flexural, resistencia tensil diametral, resistencia a fratura e microdureza (topo e fundo). RESULTADOS: O Grandio apresentou valores de resistencia flexural media maiores quando comparados com o Z350 (89.1 MPa vs 61.9 MPa). O Grandio demonstrou maior microdureza das superficies de topo de cada composito quando comparada com sua correspondente superficie de fundo. As propriedades de resistencia a fratura e forca tensil diametral nao foram fatores discerniveis neste estudo em particular. CONCLUSAO: Grandio possui maiores valores para propriedade de resistencia flexural e dureza quando comparado com o Z350. Nao houve diferencas entre os dois materiais em relacao a resistencia a fraturas e resistencia a forcas tenseis diametrais.

OBJECTIVE: The purpose of this study was to quantify and compare the mechanical properties of two commercially available nanocomposite restorative materials. MATERIAL AND METHODS: Specimens of two nanocomposites, Z350TM and GrandioTM, were polymerized with a LED light for 20 seconds and subjected to mechanical tests. Properties tested included: flexural strength, diametral tensile strength, fracture toughness and microhardness (top and bottom). RESULTS: Grandio exhibited significantly higher mean flexural strength values when compared to Z350 (89.1 MPa vs 61.9 MPa). Grandio exhibited significantly higher top microhardness values when compared to Z350. Additionally when microhardness for the top surfaces of each composite were compared with their corresponding bottom surfaces, the bottom surfaces demonstrated significantly lower readings. The properties of fracture toughness and diametral tensile strength were non-discerning factors in this particular study. CONCLUSION: Grandio has greater observed values for the properties of flexural strength and hardness when compared with Z350. There was no difference between the two materials with respect to their fracture toughness and diametral tensile strength.