Carbon nanotubes and glucose oxidase bionanocomposite bridged by ionic liquid-like unit: Preparation and electrochemical properties

For their biocompatibility and potential bionanoelectronic applications, integration of carbon nanotubes (CNTs) with biomolecules such as redox enzyme is highly anticipated. Therein, CNTs are expected to act not only as an electron transfer promoter, but also as immobilizing substrate for biomolecules. In this report, a novel method for immobilization of biomolecules on CNTs was proposed based on ionic interaction, which is of universality and widespread use in biological system. As illustrated, glucose oxidase (GOD) and single-walled carbon nanotubes (SWNTs) were integrated into a unitary bionanocomposite by means of ionic liquid-like unit on functionalized SWNTs. The resulted bionanocomposite illustrated better redox response of immobilized GOD in comparison of that prepared by weak physical absorption without ionic interaction. As a potential application of concept, the electrochemical detection of glucose was exemplified based on this novel bionanocomposite.

Preparação e caracterização de bionanocompósitos à base de gelatina e magnetita reticulados com sacarose

Nesta dissertação, foram estudadas a preparação e a caracterização debionanocompósitos à base de gelatina e magnetita. Sacarose foi empregada comoagente de reticulação e gelatina tipo A e gelatina tipo B foram comparadas nautilização para a preparação das microesferas por meio de emulsão água-em-óleo.As microesferas foram caracterizadas por VSM, DSC, TGA, FTIR, testes deinchamento, espectroscopia de absorção atômica, microscopia ótica e microscopiaeletrônica de varredura. Um planejamento de experimentos variando-se aconcentração de gelatina e de sacarose, a temperatura e a velocidade de agitaçãofoi realizado a fim de encontrar quais parâmetros influenciam o diâmetro dasmicroesferas. A concentração de gelatina e velocidade de agitação foram osparâmetros diretamente associados com os tamanhos de partículas. A distribuiçãode tamanho das partículas revelou que o diâmetro das microesferas variou de 5 a 60micrômetros, com predominância na faixa de 11 a 30 micrômetros. A extensão dareticulação foi aumentada com o aumento do tempo de aquecimento na etapa depreparação das microesferas. Todos os bionanocompósitos apresentaramsuperparamagnetismo. Os resultados mostraram que não há diferença significativa entre a utilização de gelatina do tipo A e gelatina do tipo B. Além disso, o estudo de reticulação degelatina revelou que, ao contrário do que diz a literatura, a sacarose não é umagente de reticulação para as cadeias proteicas, pois não foram encontradasevidências de uma reação química entre a sacarose e gelatina

Preparation and characterization of novel nanocomposites of inorganic/polysaccharide type

O uso de polímeros naturais no âmbito da preparação de nanocompósitos não tem sido tão amplamente estudado quando comparado com os polímeros sintéticos. Assim, esta tese tem como objectivo estudar metodologias para a preparação de novos materiais nanocompósitos sob a forma de dispersões e filmes utilizando polissacarídeos como matriz. A tese está dividida em cinco capítulos sendo o último capítulo dedicado às conclusões gerais e a sugestões para trabalhos futuros. Inicialmente é apresentada uma breve revisão bibliográfica sobre os principais temas colocando esta tese em contexto. Considerações sobre o uso de polímeros naturais e a sua combinação com a utilização de nanopartículas inorgânicas para a fabricação de novos bionanocomposites são descritas e os objectivos e outline da tese são também apresentados. No segundo capítulo, a preparação de partículas de sílica puras ou modificadas bem como a sua caracterização por FTIR, SEM, TEM, TGA, DLS (tamanho e potencial zeta) e medições de ângulo de contacto são discutidas. De modo a melhorar a compatibilidade da sílica com os polissacarídeos, as partículas SiO2 foram modificados com dois compostos do tipo organosilano: 3- metacril-oxipropil-trimetoxissilano (MPS) e 3-aminopropil-trimetoxissilano (APS). As partículas SiO2@MPS foram posteriormente encapsuladas com de poli(metacrilato de glicidilo) utilizando a técnica de polimerização em emulsão. A utilização dos nanocompósitos resultantes na preparação de dispersões de bionanocompósitos não foi bem sucedida e por esse motivo não os estudos não foram prosseguidos. O uso de SiO2@APS na preparação de dispersões bionanocomposite foi eficiente. No terceiro capítulo é apresentada uma revisão sobre dispersões bionanocompósitas e respectiva caracterização destacando aspectos fundamentais sobre reologia e microestrutura. Em seguida, é discutido o estudo sistemático realizado sobre o comportamento reológico de dispersões de SiO2 utilizando três polissacarídeos distintos no que concerne a carga e as características gelificantes: a goma de alfarroba (não iónica), o quitosano (catiónico) e a goma xantana (aniónica) cujas propriedades reológicas são amplamente conhecidas. Os estudos reológicos realizados sob diferentes condições demonstraram que a formação de géis frágeis e/ou bem estruturados depende do tamanho SiO2, da concentração, do pH e da força iónica. Estes estudos foram confirmados por análises microestruturais usando a microscopia electrónica a baixas temperaturas (Cryo-SEM). No quarto capítulo, são apresentados os estudos relativos à preparação e caracterização de filmes bionanocompósitos utilizando quitosano como matriz. Primeiramente é apresentada uma revisão sobre filmes de bionanocompósitos e os aspectos fundamentais das técnicas de caracterização utilizadas. A escolha do plasticizante e da sua concentração são discutidas com base nas propriedades de filmes de quitosano preparados. Em seguida, o efeito da concentração de sílica e dos métodos utilizados para a dispersar na matriz de polissacarídeo, bem como o efeito da modificação da superfície da sílica é avaliado. As características da superfície e as propriedades de barreira, mecânicas e térmicas são discutidas para cada conjunto de filmes preparados antes e após a sua neutralização. Os resultados obtidos mostraram que a dispersão das cargas no plasticizante e posterior adição à matriz polissacarídica resultaram apenas em pequenas melhorias já que o problema da agregação de sílica não foi ultrapassado. Por esse motivo foram preparados filmes com SiO2@APS os quais apresentaram propriedades melhores apesar da agregação das partículas não ter sido completamente impedida. Tal pode estar relacionado com o processo de secagem dos filmes. Finalmente, no capítulo 5, são apresentadas as principais conclusões obtidas e algumas sugestões para trabalho futuro.

Bionanocomposites from electrospun PVA/pineapple nanofibers/Stryphnodendron adstringens bark extract for medical applications

Tissue engineering has been defined as an interdisciplinary field that applies the principles of engineering and life sciences for the development of biological substitutes to restore, maintain or improve tissue function. This area is always looking for new classes of degradable biopolymers that are biocompatible and whose activities are controllable and specific, more likely to be used as cell scaffolds, or in vitro tissue reconstruction. In this paper, we developed a novel bionanocomposite with homogeneous porous distribution and prospective natural antimicrobial properties by electrospinning technique using Stryphodedron barbatimao extract (Barbatimão). SEM images showed equally distribution of nanofibres. DSC and TGA showed higher thermal properties and change crystallinity of the developed bionanocomposite mainly because these structural modification. © 2012 Elsevier B.V.

CIMBNC- Combination and interactions of three kinds of nanoclays structural modifiers, for the colored bio-nanocomposites optimization

Biopolymers do not have competitive prices, which has prevented their industrial exploitation on a global scale so far. In this context, Using nanoclays, improvements in certain biopolymer properties, mainly mechanical and thermal, have been achieved. However, research has been much less focused on changing optical properties through the incorporation of nanoclays. At the same time, current research has focused on obtaining nanopigments, by organic dyes adsoptions into different nanoclays in order to achieve sustainable colouring and high performance materials. By combining advances in these lines of research, biodegradable composites with optimal mechanical and optical properties can be obtained. The aim of this work is to find the optimal formulation of naturally sourced nanopigments, incorporate them into a biological origin epoxy resin, and obtain a significant improvement in their mechanical, and optical properties. We combine three structural modifiers in the nanopigment synthesis: surfactant, silane and mordant salt. The latter was selected in order to replicate the mordant textile dyeing with natural dyes. Using a Taguchi’s desing L8, we look for the effect of the presence of the modifiers, the pH acidification, and the interactions effect between the synthesis factors. Three natural dyes were selected: chlorophyll, beta-carotene, and beetroot extract. Furthermore we use two kinds of laminar nanoclays, differentiated by the ion exchange charge: montmorillonite, and hydrotalcite. Then the thermal, mechanical and colorimetric characterization of the bionanocomposite materials was carried out. The optimal conditions to obtain the best bionanocomposite materials are using acid pH, and modifying the nanoclays with mordant and surfactant.