Adsorção de cromo (VI) em leito fixo utilizando partículas de areia recobertas com Quitosana

Neste trabalho foi avaliado o processo de recobrimento de partículas de areia com quitosana utilizando a técnica dip-coating, e analisado o emprego destas partículas como recheio de uma coluna de leito fixo no processo de adsorção de cromo (VI) em solução aquosa. A quitosana foi obtida a partir de resíduos de camarão e caracterizada. O estudo avaliou a influência do tamanho das partículas e da concentração da solução de quitosana no recobrimento das partículas de areia. Foram avaliados parâmetros termodinâmicos, isotermas de equilíbrio e parâmetros relacionados ao funcionamento do leito (vazão e pH da solução, diâmetro de partícula) para o processo de adsorção de cromo (VI) em solução aquosa. No recobrimento das partículas de areia, o tamanho não teve significância na resposta, enquanto a concentração da solução de recobrimento mostrou ter grande influência sobre o resultado, sendo que a menor concentração de quitosana dentro da faixa estudada (0,5% p/v) apresentou o melhor desempenho. O processo de cura física para o recobrimento das partículas de areia mostrou melhor desempenho para a adsorção de cromo (VI) em leito fixo frente ao processo físico-químico. As análises de superfície (MEV) e de difração de raio-X (EDX) comprovaram a mudança na superfície das partículas recobertas e a presença de cromo após a adsorção. O modelo de Sips foi o que melhor representou os dados experimentais de equilíbrio, com R2 >0,99% e EMR<3,5%, sendo que a capacidade máxima de adsorção foi de 46,93 mg g-1 obtida a 298 K. O processo se mostrou espontâneo, exotérmico e favorável, com valores de -4,49 a -4,66kJ mol-1 para e energia livre de Gibbs, -5,97kJ mol-1 para a variação de entalpia e -5,17x10-3 kJ mol-1K -1 para variação de entropia. O aumento do pH diminuiu a adsorção de cromo (VI), sendo que a melhor resposta foi obtida em pH 3, sendo que o diâmetro de partícula não teve efeito significante. O estudo da vazão da solução de cromo (VI) no desempenho do leito mostrou que no menor valor (2,5 mL min-1 ) a concentração de saída do leito foi próxima a zero, mantendo-se com concentrações de saída abaixo de 20% por pelo menos 20 min. O estudo da dessorção do leito mostrou que após cinco ciclos de trabalho o leito manteve 86% da capacidade de adsorção, com taxas de recuperação do cromo no processo de dessorção maiores que 95%.

Remoción de la hemoglobina por adsorción sobre nanopartículas magnéticas de Fe3O4/TiO2

La remoción de la hemoglobina (Hb) por adsorción de la proteína sobre nanopartículas (Nps) magnéticas de Fe3O4/TiO2 (núcleo/coraza) aplicando un campo magnético externo, fue investigada mediante espectroscopia ultravioleta en el rango del ultravioleta y visible (UV-VIS). Durante la etapa de contacto de las Nps con la Hb se varió la concentración de las Nps y la temperatura, complementariamente durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb se varió la intensidad del campo magnético externo. Con una concentración inicial de Nps de 8 mg ml-1, el valor de la absorbancia del sobrenadante disminuye en un 11% con respecto a la solución inicial de Hb (0,8 g l-1) y al aumentar en un 50% la concentración de Nps, el valor disminuye hasta un 17%. Al incrementar la temperatura de 25 a 35ºC disminuye la adsorción de la Hb pero no se observa indicios de desnaturalización de la misma. Durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb, al incrementar la fuerza magnética se logra una caída en la intensidad de la absorbancia, casi un 30%. Finalmente, se determinó la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) de la solución inicial de Hb y del sobrenandante, el valor para la solución inicial de Hb fue de 100 mg ml-1 y los resultados obtenidos para todas las soluciones tratadas fueron inferiores (62 mg ml-1) verificando el impacto que tuvo el uso de las Nps magnéticas de Fe3O4/TiO2 en la remoción de la Hb.

Nanopartículas hibrídas para sistemas de drug delivery inteligentes

A nanotecnologia é uma ciência multidisciplinar que consiste na otimização das propriedades da matéria permitindo assim o desenvolvimento de sistemas com um tamanho manométrico. A aplicação da nanotecnologia na medicina surge como um campo de pesquisa que esta a gerar um grande interesse, principalmente em sistemas de libertação controlada de fármacos. A nanotecnologia, e a sua aplicação na área da nanomedicina, em particular em drug delivery systems, tem sido alvo de um desenvolvimento acentuado. A administração de fármacos ocorre sobretudo por via oral ou por injeção direta no organismo. O percurso destes fármacos desde do local de entrada no organismo até ao tecido-alvo obriga que estes entrem em contato com os outros tecidos podendo interagir com eles. Deste modo, esta interação química pode produzir efeitos indesejáveis no organismo e reduzir a capacidade de ação do fármaco. Tem-se verificado, nas últimas décadas, um grande desenvolvimento de sistemas que contornam estes problemas, tais como a quantidade e o período de administração do fármaco bem como o seu local de libertação e atuação específicos. Este estudo surge com esta necessidade de se desenvolver sistemas de libertação controlada de fármacos. O objetivo destes sistemas inteligentes é controlar a libertação de fármacos por um dado período de tempo, a dose, a diminuição da toxidade, o aumento da permanência em circulação e o aumento da eficácia terapêutica através da libertação progressiva e controlada do fármaco por administrações menos frequentes. Além de todas estas vantagens, a administração destes sistemas possibilita a libertação dos fármacos em locais específicos, tais como em tumores e, assim, minimizar os efeitos colaterais indesejados dos fármacos em outros tecidos. O presente trabalho visa o desenvolvimento de novos biomateriais utilizando nanopartículas mesoporosas de sílica (MSN) e nanopartículas (NPs) metálicas de ouro para a aplicação a sistemas de libertação controlada de fármacos. Para isto, estudou-se a libertação de doxorrubicina (DOX) encapsulada em NPs e nanocápsulas mesoporosas de sílica tanto em solução como em superfícies como em vidro. Os resultados obtidos mostraram que as NPs apresentam uma grande capacidade de encapsulação com 36 ng DOX/mg partícula. O tempo de libertação em superfície (vidro) foi estimado em 50 horas enquanto que em solução obteve-se um período inferior a 10 horas. Em relação as NPs de ouro pode-se observar como estas promovem a libertação do fármaco ao serem irradiadas mediante um laser. Deste modo, estas NPs podem ser úteis para sistemas de libertação controlada de fármacos e para várias aplicações na nanomedicina.

Nanopartículas poliméricas de administración intranasal para la liberación de activos en el sistema nervioso central

Objetivos: Analizar la situación actual de las investigaciones relacionadas con las nanopartículas poliméricas como sistemas de liberación de fármacos, así como los estudios que muestran las aplicaciones de fármacos incorporados en dichos sistemas y liberados en el sistema nervioso central mediante la administración intranasal. Métodos: Se utilizó, entre otras, como principal fuente la base de datos de la National Library of Medicine, Washington, DC (MEDLINE: PubMed) para realizar la búsqueda de artículos de investigación más importantes publicados sobre el tema. Resultados: Muchos de los fármacos utilizados para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas no son capaces de atravesar la barrera hematoencefálica (BHE) y llegar al cerebro en concentraciones suficientes para ejercer su efecto terapéutico. Es por ello que surge la idea de desarrollar nanopartículas poliméricas para ser administradas por vía nasal. Gracias a la utilización de dichos sistemas, numerosos estudios han puesto de manifiesto una mejora en la utilidad clínica del fármaco, permitiendo reducir la dosis y la frecuencia de dosificación a la vez que se reducen los efectos secundarios. Conclusiones: Pese a los avances realizados, demostrándose un aumento de la concentración de fármacos incorporados en sistemas nanoparticulados que llegan al cerebro, aún son necesarias investigaciones que solventen los problemas de toxicidad presentados por estos sistemas y su variabilidad de dosis absorbida.

Evaluación fitoquímica y microbiológica de extractos naturales y su incorporación en nanopartículas poliméricas para su aplicación odontológica

La caries dental es la principal enfermedad oral que padece la población a nivel mundial. Su prevención se basa en educación sobre higiene oral, además del uso complementario de agentes antimicrobianos. Entre las alternativas de prevención una área prometedora incluye el empleo de extractos de plantas como agentes antimicrobianos incorporados en nanopartículas poliméricas (NP), las cuales, puedan funcionar como vehículos de liberación de extractos, mejorando el desempeño de estos agentes activos naturales. El objetivo de este trabajo fue obtener extractos de plantas de Ocimum basilicum (Albahaca) Calendula officinalis (Cálendula) y aceites esenciales de Syzigium aromaticum (Clavo) y Thymus vulgaris (Tomillo). Se realizó su caracterización fitoquímica y se evaluó su actividad antimicrobiana mediante dilución en tubo contra células plantónicas de Streptococcus gordonii, Streptococcus mutans y Candida albicans (ATCC), determinando la concentración mínima inhibitoria (CMI). El extracto con mayor actividad fue incorporado en NP mediante el método de nanoprecipitación (NP) y las nanopartículas se caracterizaron en base a su tamaño e índice de polidispersidad por espectroscopia de relación fotónica; el porcentaje y la eficiencia de encapsulación y mecanismo de liberación del eugenol contenido en el aceite encapsulado, se realizó mediante cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GSMC). En la presente investigación, se determinó que el aceite esencial de clavo mostró la mayor actividad antimicrobiana con respecto a los demás extractos evaluados. Por medio de GSMC se identificó al eugenol como el componente principal del aceite esencial obtenido por hidrodestilación. Se obtuvieron NP esféricas con tamaño alrededor de 157 nm, el porcentaje y la eficiencia de encapsulación de eugenol presente en el aceite encapsulado fue de 73.16 % y 47 % respectivamente; además de mostrar una liberación in vitro de eugenol del 50 % a las 24 horas. Finalmente, la CMI del aceite de clavo sin encapsular e incorporado en NP, correspondió a 125 y 75 μg/mL respectivamente. En base a los resultados obtenidos, es factible incorporar extractos vegetales en NP para su liberación sostenida, siendo una terapia antimicrobiana prometedora dentro del área odontológica.

Actividad bactericida, antifúngica y antiviral de nanopartículas de bismuto contra patógenos orales

De acuerdo con un anuncio publicado por el NIH (National Institute of Health, EUA), los biofilms o biocapas son un problema de salud pública muy importante en el área médica, ya que representan más del 80% de las infecciones microbianas en el cuerpo humano. Los tratamientos antimicrobianos estándar, típicamente fallan para erradicarlos. Por tanto, existe una creciente necesidad de desarrollo de nuevos fármacos con nuevas y mejores capacidades que puedan controlar a los biofilms. Hoy en día, la nanoterapeútica ofrece opciones innovadoras para controlar enfermedades infecciosas incluyendo la cavidad oral, contrarrestando el crecimiento de microorganismos patógenos tales como, Streptococcus mutans, Candida albicans y herpesvirus. En el área médica, algunos derivados del bismuto, como el subsalicilato, han sido empleados en el área médica para contrarrestar el vómito, náuseas, diarrea y dolor de estómago. En esta investigación determinamos la actividad antimicrobiana de nanopartículas de bismuto (BiNPs) contra patógenos orales. La actividad antibacteriana y antifúngica lo evaluamos por el ensayo de MTT y microscopía de fluorescencia. Demostramos que las BiNPs inhibieron el crecimiento de Streptococcus mutans con un 69% de efectividad así mismo obtuvimos un 85% de inhibición con Candida albicans, además fueron capaces de inhibir la formación del biofilm de ambas cepas. Por otra parte, determinamos la actividad antiviral en un modelo de rotavirus mediante el ensayo de inmunoperoxidasa presentando 90% de control de infección con el tratamiento de BiNPs. Finalmente, se evaluó la posible citotoxicidad de BiNPs en células epiteliales de riñón de mono mediante microscopía de fluorescencia y no mostró evidencias de citotoxicidad a 24 horas de exposición.

Efeito da associação do herbicida clomazone a nanoesferas de alginato/quitosana na sorção em solos

Agrochemicals constitute the class of products most commonly found in water resources. Their high level of concentration is due to the fact that less than 0.1% of pesticides applied to crops reach their target. The present work aims to study the sorption of clomazone herbicide (associated or not with nanoparticles). The sorption tests, performed with the 2(4) factorial design, showed that the form of herbicide is the main factor for sorption of clomazone. The application of nanoparticles as delivery system for agrochemicals is a pressing area of study and can contribute for decrease in effects of clomazone in the environment.

Nanopartículas de alginato como sistema de liberação para o herbicida clomazone

In this paper, we describe the preparation of alginate nanoparticles as a delivery system for the herbicide clomazone. Two different methods were investigated and characterized by size distribution, zeta potencial, pH and in vitro release. The alginate/AOT nanoparticles had higher rates of association of the herbicide clomazone than alginate/chitosan nanoparticles. Clomazone release profile, showed a significant difference in release behavior of pure herbicide in solution when compared with herbicide loaded in both alginate nanoparticles. This study is important to construct a biodegradable release system using herbicide for later release into more specific targets, avoiding contamination of environmental matrices.

Estudo da permeação em membranas quitosana

This study proposes to do a study on the mathematical modeling of permeation of films based on chitosan. To conduct the study were obtained membranes with various compositions: a virtually pure membrane-based chitosan; one of chitosan associated with poly (ethylene oxide (PEO). The membranes of pure chitosan were treated with plasma in atmospheres of oxygen, argon and methane. The various types of films were characterized as to its permeation regarding sufamerazina sodium. In the process of mathematical modeling were compared the standard method of obtaining the coefficient of permeation recital straight down the slope of the plot obtained by extinction / time with a the integration process of numerical permeability rate will be calculated from the spectroscopy UV

Modificación de las propiedades de matrices cementantes mediante la adición de nanopartículas de sílice

En la presente investigación, se evaluó el efecto de adicionar nanopartículas de sílice a dos matrices cementes buscando establecer su influencia en las propiedades finales de dichos materiales. Para llevar a cabo esta evaluación, se adicionaron las nanopartículas en dosificaciones desde 0.30% - 5.0% en peso, con la finalidad de determinar la dosificación a la cual se obtienen los mejores resultados. Una de las conclusiones obtenidas de la presente investigación señala que al utilizar este tipo de materiales, el mayor reto a superar, es la correcta dispersión de las nanopartículas en las matrices cementantes, ya que de no asegurar dicha dispersión y debido a la alta energía superficial que poseen las nanopartículas, se presenta una tendencia natural a aglomerarse conformando así materiales de tamaños muy superiores a los que presentan en su estado original, perdiendo así la ventaja de su uso. Para prevenir este efecto y como resultado de la primera etapa de esta investigación, se propuso un método de mezclado en el cual se utilizó como dispersante un aditivo superplastificante (en adelante llamado SP) de base policarboxilato de calcio en dosificaciones de 0.5% en peso que se adicionó a ambas matrices cementantes. Los resultados obtenidos sugieren que algunas propiedades tales como la resistencia mecánica a la compresión, la resistencia a la flexión y sobre todo, la resistencia al ataque químico por sulfatos, se ven mejoradas mediante la adición de nanopartículas de sílice. Dicha mejoría se observó tanto en la matriz de cemento Portland como en la matriz de cemento sulfoaluminoso. Los resultados finales de la investigación mostraron que la resistencia mecánica a la compresión para un cemento Portland ordinario se mejoró hasta en un 40% a edad de 24 h cuando se adicionaron las nanopartículas en porcentaje de 0.50% en peso, sin embargo, los resultados al resto de las edades no presentaron mejoría. Para la matriz de cemento sulfoaluminoso (en adelante CSA), los mejores resultados se obtuvieron también con la dosificación de 0.50% en peso con relación al cemento, sin embargo, la mejoría no fue de la misma magnitud a la obtenida con la matriz de cemento Portland. Por otro lado, la resistencia al ataque químico por sulfatos presentó una mejoría de hasta un 80% para la matriz de cemento sulfoaluminoso cuando se adicionaron las nanopartículas de sílice. Este resultado sugiere que la matriz con nanopartículas presenta una mayor densificación propiciando por ende, un menor grado de porosidad.

Obtenção e caracterização de nanopartículas de argilominerais

Natural nanoclays are of great interest particularly for the production of polymer-based nanocomposites. In this work, kaolinite clays from two natural deposits in the State of the Rio Grande do Norte and Paraiba were purified with thermal treatment and chemical treatments, and characterized. Front to the gotten data, had been proposals methodologies for elimination or reduction of coarse particle texts, oxide of iron and organic substance. These methodologies had consisted of the combination of operations with thermal treatments, carried through in electric oven, and acid chemical attacks with and hydrogen peroxide. The Analyzers Thermogravimetric was used to examine the thermal stability of the nanoclays. The analysis indicated weight losses at temperatures under 110 ºC and over the temperature range of 350 to 550 ºC. Based on the thermal analysis data, the samples were submitted to a thermal treatment at 500 °C, for 8 h, to remove organic components. The X-ray diffraction patterns indicated that thermal treatment under 500 °C affect the basic structure of kaolinite. The BET surface area measurements ranged from 32 to 38 m2/g for clay samples with thermal treatment and from 36 to 53 m2/g for chemically treated samples. Thus, although the thermal treatment increased the surface area, through the removal of organic components, the effect was not significant and chemical treatment is more efficient, not affect the basic structure of kaolinite, to improve particle dispersion. SEM analysis confirms that the clay is agglomerated forming micron-size particles

Modificação de membranas de quitosana por plasma para uso biológico

Chitosan membranes have been modified by plasma, utilizing the following gases: nitrogen (N2), methane (CH4), argon (Ar), oxygen (O2) and hydrogen. The modified membranes by plasma were compared to the unmodified ones. The membranes were characterized by absorption assay, contact angle, atomic force microscopy (AFM). Also, permeability assay of sodium sulfamerazine from such membranes were carried out. Through the absorption assay and contact angle it was possible to obtain information of the wettability of the membranes and what changes the plasma treatment can promote in relation to it. The plasma treatment using oxygen promoted increase of the wetability and swelling while the samples treated with methane decrease of the wetability and swelling. Through the Optical Emission Spectroscopy (OES) it was possible to identify which species were present in the plasma during the treatment. And through the AFM analysis it was possible to observe the changes nanotopography occurred on the surface of the samples. Permeability assay were archived for all treated membranes and compared to no treated ones. Due to that assay it was possible verify which the plasma treatment increased the permeability spectrum of the membranes which has varied from 1,4548 *10-5cm2.min-1 to 2,7713*10-5cm2.min-1. Chitosan membranes with permeability varied are importance in systems drug delivery, to liberate a wide variety of drugs

Filmes de nanopartículas de TiO2 e óxido de grafeno para fotocatálise

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016.