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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.75.2014.tde-27082014-100801
Document
Author
Full name
Nizia Sophia Mayer Denari
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2014
Supervisor
Committee
Plepis, Ana Maria de Guzzi (President)
Assis, Odilio Benedito Garrido de
Rigo, Eliana Cristina da Silva
Title in Portuguese
Biomateriais binários de quitosana/amido e quitosana/gelatina em L-ácido lático
Keywords in Portuguese
amido
beta-quitina
gelatina
quitosana
reologia
Abstract in Portuguese
Derivada da quitina, a quitosana apresenta aplicações que variam desde a liberação controlada de fármacos, a filmes de revestimento comestível, biomaterial, lentes de contato. A utilização da beta-quitina para obter a quitosana é vantajosa, pois apresenta-se menos alergênica e mais reativa que a alfa-quitina. A combinação da quitosana com outros materiais pode proporcionar materiais com diferentes propriedades e neste trabalho foram estudadas as misturas de quitosana/gelatina e quitosana/amido, solubilizadas em L-ácido lático. Técnicas como FT-IR, termogravimetria, absorção de água, ensaios de DMA no modo tração e análises reológicas foram usadas em ambas as misturas nas proporções 2:1, 1:1 e 1:2. Os espectros FT-IR mostraram que nos géis e filmes ocorreu interação eletrostática entre os componentes. A termogravimetria mostrou que há diminuição da estabilidade térmica dos componentes quitosana e gelatina quando em presença do L-ácido lático, mas o amido pouco foi afetado pela presença do L-ácido lático. Para os filmes, tanto no caso de quitosana/gelatina quanto no caso quitosana/amido, as misturas mais estáveis termicamente são as que contêm maior quantidade de gelatina ou amido. Isso mostra que é favorável a adição de gelatina ou amido à quitosana quando se deseja maior resistência à temperatura. O aumento da concentração de gelatina ou amido nos filmes de quitosana em L-ácido lático aumentou a absorção de água, o que possibilita a aplicação como suporte na liberação controlada de fármacos. Os ensaios de DMA no modo tração mostraram que o aumento da quantidade de gelatina ou amido nos filmes torna estes mais frágeis. A mistura dos polímeros em diferentes proporções na formação dos géis mostrou que os géis de quitosana/amido adquiriram características de gel em menores frequências que os géis de quitosana/gelatina. O aumento da concentração de gelatina aumenta a temperatura de gelificação, mas para os géis de quitosana/amido nenhum efeito foi observado. Em relação à viscosidade, a gelatina mostrou comportamento newtoniano e as amostras de quitosana e as misturas apresentaram comportamento pseudoplástico, tanto em L-ácido lático como em ácido acético. Os valores de energia de ativação (Ea) de fluxo calculados para quitosana/gelatina e quitosana/amido aumentaram com o conteúdo de quitosana. Os géis de quitosana/amido apresentaram menor Ea que os géis de quitosana/gelatina, apresentando, portanto, maior facilidade para fluir. Os valores de Ea de fluxo para os géis em L-ácido lático são menores que os obtidos para géis em ácido acético. O ácido lático melhorou as propriedades dos géis em relação ao ácido acético, proporcinando filmes mais flexiveís para a liberação controlada de fármacos e géis mais fáceis de deslizar na pele.
Title in English
Chitosan/starch and chitosan/gelatin binary biomaterials solubilized in L-lactic acid
Keywords in English
beta-chitin
chitosan
gelatin
reology
starch
Abstract in English
Derived from chitin, chitosan has applications ranging from drug delivery system, edible films, biomaterials, contact lenses. The use of beta-chitin for chitosan preparation is advantageous because it is less allergenic and more reactive than alpha-chitin. The association of chitosan with other materials can provide materials with different properties. In this work, mixtures of chitosan/gelatin and chitosan/starch solubilized L-lactic acid were studied. Techniques such as FT-IR, thermogravimetry, water absorption, DMA in traction mode and rheology were studied in both mixtures with proportions of 2:1, 1:1 and 1:2. FTIR spectra showed that both, gels and films, presents electrostatic interaction between the components. The thermogravimetric analysis has shown that there is a decrease in thermal stability of gelatin and chitosan in the presence of L-lactic acid. Thermal stability of starch was little affected by the presence of L-lactic acid. The most thermally stable films are those containing higher amounts of gelatin or starch. This shows that the addition of gelatin or starch to chitosan is favorable. Increasing the gelatin or starch concentration in the films provoked an increase in water absorption, which enables the application to drug delivery system. DMA tests in traction mode showed that increasing the gelatin or starch amount turns films more fragile. Chitosan/starch biomaterial presents gel characteristics at lower frequencies than chitosan/gelatin biomaterial. Increasing the gelatin concentration, an increasing in gelation temperature was observed, however for chitosan/starch gels, no effect was observed. Regarding the viscosity, gelatin showed Newtonian behavior while chitosan samples and the mixtures exhibited pseudoplastic behavior both in L-lactic and acetic acid. The values of flow activation energy calculated for chitosan/gelatin and chitosan/starch increased with chitosan amount. The chitosan/starch gels showed lower energy when compared to chitosan/gelatin gels, thus presenting facility to flow. The values of Ea to chitosan/gelatin and chitosan/starch solubilized in L-lactic acid are smaller than those obtained in acetic acid. L- lactic acid improved the properties of gels with respect to acetic acid, resulting in more flexible films for drug delivery system and gels easier to slide in the skin.
 
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Publishing Date
2014-12-01
 
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