Evaluation of molar weight and deacetylation degree of chitosan during chitin deacetylation reaction: Used to produce biofilm

Chitosan is a polysaccharide derived from chitin, mainly of crustacean shells and shrimp wastes. The utilization of chitosan is related to the molar weight and deacetylation degree of the biopolymer. The aim of this work is to study the chitin deacetylation reaction, by the viscosity average molar weight and deacetylation degree of chitosan as a function of reaction time. Deacetylation was carried out in concentrated alkaline solution, 421 g L−1, at 130◦C and the reaction occurred during 4 h. Chitosan paste obtained after 20, 90 and 240 min was used to produce biofilms, which were characterized according water vapor permeability and mechanical properties (tensile strength and percentage tensile elongation at break). During the reaction time deacetylation degree reached 93%, and a 50% reduction in the viscosity average molar weight value in relation to the value of the first 20 min of reaction was found Both reactions presented a kinetic behavior of the pseudo-first order. Biofilm produced from the paste of chitosan with high deacetylation degree showed higher water vapor permeability (WVP), tensile strength (TS) and elongation (E) when compared to films with a low deacetylation.

Partial substitution of nitrite by chitosan and the effect on the quality properties of pork sausages

The aim of the study was to evaluate the influence of partial nitrite replacement by chitosan on the quality of Ham Visking (a type of pork sausages). Five Ham Visking formulations were elaborated modifying the sodium nitrite (0.011; 0.016 or 0.0212%) and chitosan concentrations (0.25 or 0.5%) in the products. Sausages were stored at 4 ºC and physicochemical, microbiological, and sensorial evaluations were performed in order to estimate their shelf life. Chitosan can be used in pork sausages without affecting ensory attributes such as color although the panelists detected textural differences among the samples with chitosan, which suggests that there is some influence of deacetylation degree of chitosan on the textural behavior of sausages which still needed to be explained for a successful application of chitosan in meat products. The reduction of residual sodium nitrite did not affect the color and flavor of such products, but the use of chitosan increasedsignificantly the shelf life of sausages.

Eficácia do bochecho de quitosana a 0,4% sobre o biofilme e bactérias orais

The purpose of this study was evaluate the effectiveness of the chitosan at 0.4 with high molecular weight and high deacetylation degree mouthrinse over the total decrease of the streptococci, Streptococcus mutans, lactobaci/li and over the perceptible bacterial film and gingival bleeding indices. For that, a total of 68 healthy students between 11 and 13 years old, not allergic to crustacean and not users of antibiotics or antimicrobial agent for the last three months or during the treatment, was selected. From those, thirty two individuaIs used the mouthrinse test, and thirty six, the control one. The participants rinsed 10 mL of the solutions twice a day, one during the moming (which was supervised), and another one during the aftemoon (which was not supervised), for fifteen days. The saliva collect for the microbiological analysis, as well as the perceptible bacterial film and gingival bleeding indices check, were made before the use ofthe mouthrinses (base line), immediately after the last mouthrinse on the day (zero time) and fifteen days after (fifteen time). These data were collected at school and the saliva was carried inside the ice to the laboratory. The samples were diluted, and 0.1 mL ofthe 10 -1 dilution was seeded in Rogosa SL agar, for further analysis of the total of lactobaci/lus~ 0.1 mL of the 10-4 dilution in Mitis Salivarius with bacitracin, for S. mutans analysis; and 0.1 mL of the 10-6 dilution in Mitis Salivarius for the analysis ofthe total of streptococcus. The Rogosa SL agar plates were incubated in aerobic at 37°C for 72 hours and the MSB and the MS were incubated in anaerobic in Gaspak@ jars at 37°C for 48 hours for further count ofColonies Former Units (CFUs). The assay was made in duplicate for each bacterial group analyzed. The number of CFUs transformed in LOGlO was analyzed according to the following tests: ANOV A, t of Paired and Not Paired Student, Friedman, Man-Whitney and square-qui test. On the base line, alI the variables analyzed were similar on both tested groups. On both groups, for the total of streptococcus there was no significant difference along the time and for S. mutans there was a statistic significant increase of the CFUs from the base line to the zero time. For the total of lactobaccilus there was no significant difference on the test group along the time, and on the control there was a significant increase ofthe CFUs ITom the base line to the zero time. For both groups, there was significant decrease ofthe perceptible bacterial film index along the time, and that can be explained by the mechanic effect of the mouthrinse over the bacterial film and by the participation of the students on the research which could have motivated him to a better toothbrushing (Hawthome effect). The gingival bleeding index also showed a decrease along the time, even though it was not significant. Therefore, the conclusion of this study was that the chitosan at 0.4 % mouthrinse was not effective on the CFUs reduction of the three bacterial groups analyzed, as well as on the reduction of the perceptible bacterial film and gingival bleeding indices

Estudos de adsorção de tetraciclina em partículas de quitosana

Due to its physico-chemical and biological properties, related to the abundance and low cost of raw material, chitosan has been recognized as a material of wide application in various fields, such as in drug delivery systems. Many of these properties are associated with the presence of amino groups in its polymer chain. A proper determination of these amino groups is very important, in order to properly specify if a given chitosan sample can be used in a particular application. Thus, in this work, initially, a comparison between the determination of the deacetylation degree by conductometry and elemental analysis was carried out using a detailed analysis of error propagation. It was shown that the conductometric analysis resulted in a simple and safe method for the determining the degree of deacetylation of chitosan. Subsequently, experiments were performed to monitor and characterize the adsorption of tetracycline on chitosan particles through kinetic and equilibrium studies. The main models of kinetics and adsorption isotherms, widely used to describe the adsorption on wastewater treatment systems and the drug loading, were used to treat the experimental data. Firstly, it was shown that an apparent linear t/q(t) × t relationship did not imply in a pseudo-second-order adsorption kinetics, differently of what has been repeatedly reported in the literature. It was found that this misinterpretation can be avoided by using non-linear regression. Finally, the adsorption of tetracycline on chitosan particles was analyzed using insights obtained from theoretical analysis, and the parameters generated were used to analyze the kinetics of adsorption, the isotherm of adsorption and to ropose a mechanism of adsorption

Ácido cítrico e quitosana na conservação pós-colheita de lichias ‘Bengal’

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Ácido cítrico e quitosana na conservação de lichias 'Bengal'

The aim of this study was to evaluate citric acid application with or without chitosan on the maintenance of the quality of litchi 'Bengal'. It was used litchi on mature maturation stage. After selection, fruits were immersed for one minute on the solution of citric acid and chitosan: [1]Control - without immersion; [2] citric acid 300g L-1, [3] citric acid 300 g L-1 + chitosan 0,3%, [4]citric acid 300 g L-1 + chitosan 0,6%, [5] citric acid 600 g L-1, [6] citric acid 600 g L-1 + chitosan 0,3%, [7] citric acid 600 g L-1 + chitosan 0,6%. Chitosan of low molecular weight and deacetylation degree of 75,58% (Sigma - Aldrich®) were used. After immersion, fruits were put to drain the excess of solution. Then, they were stored in cool chamber at 5ºC, previously sanitized, for 20 days. The experiment was conducted following a completely randomized design, with a factorial scheme composed by seven coating solutions and five sampling dates. Every five days were evaluated: loss of fresh mass of fruits; color; content of anthocyanins and the activity of peel enzymes polyphenoloxidase and peroxidase. It was verified that the solution of citric acid 600 g L-1, associated or not to chitosan, and the combination of chitosan 0,3% to 300 g L-1 of citric acid were the most efficient to maintain the quality of litchi 'Bengal' for 20 days at 5ºC.

Produção de quitosana a partir de resíduos de camarão: análise do processo e da operação de secagem

A quitina é encontrada principalmente nos exoesqueletos de crustáceos, insetos e na parede celular de fungos. O biopolímero quitosana é obtido através da hidrólise alcalina da quitina. A despolimerização da quitosana é realizada para se obter um produto com valores baixos de massa molecular. O uso da quitosana em diversas áreas é diretamente relacionada com a massa molecular e o grau de desacetilação do polímero. Os objetivos deste trabalho foram o estudo da cinética de secagem de quitina em camada delgada utilizando um modelo difusivo, considerando a resistência externa à transferência de massa; a determinação do comportamento da massa molecular média viscosimétrica da quitosana, durante a secagem convectiva, em camada delgada; a otimização das etapas de desacetilação e despolimerização da quitosana. A quitina foi obtida de resíduos de camarão. Os experimentos da secagem de quitina e da quitosana foram em secador de bandejas, a 60°C, sendo que para a quitina foram utilizadas duas velocidades do ar de 0,5 e 1,5 m/s. A estimativa da viscosidade intrínseca foi através da equação de Huggins e a massa molecular da quitosana foi calculada pela equação de Mark-Houwink-Sakurada. As otimizações da reação de desacetilação e despolimerização foram realizadas utilizando a metodologia da superfície de resposta. Para a reação de desacetilação foram variados o tempo e a temperatura. Para a reação de despolimerização foram analisados a concentração de ácido clorídrico, a temperatura e o tempo de reação. O modelo difusivo com difusividade efetiva variável, utilizado para analisar a secagem de quitina, apresentou concordância com os dados experimentais, onde foi observado o efeito da resistência externa à transferência de massa, quando utilizada a menor velocidade do ar. A condição ótima da reação de desacetilação para massa molecular foi observada na temperatura de 130°C em 90 min, e correspondeu a massa molecular de 150 kDa e um grau de desacetilação de 90%. A operação de secagem da quitosana causou um aumento na massa molecular média viscosimétrica de 27% e este aumento foi linear com o tempo e a umidade do polímero, apresentando duas regiões. As condições da reação de despolimerização para alcançar 50 kDa foram à temperatura de reação de 65°C, concentração de ácido clorídrico de 35% v/v. Nestas condições a cinética de despolimerização foi de pseudo-primeira ordem, apresentando duas fases.

Remoção de corantes alimentícios em sistema aquoso binário utilizando quitosana modificada com cianoguanidina como adsorvente

Os estudos de adsorção de corantes alimentícios de soluções aquosas geralmente estão voltados para a remoção de um corante específico, porém, as misturas binárias são mais realistas para simular efluentes industriais. A adsorção de corantes com quitosana é considerada uma tecnologia alternativa eco amigável, e quando a estrutura da quitosana é modificada quimicamente, resulta em um adsorvente mais adequado. A reticulação da quitosana com cianoguanidina apresenta vantagens, como melhoria na estabilidade em soluções ácidas e diminuição do custo do adsorvente. Nesta pesquisa, o objetivo do trabalho foi modificar a quitosana com cianoguanidina para remoção de corantes alimentícios em sistema aquoso binário. A fim de verificar o comportamento dos adsorventes na operação de adsorção, foram preparadas amostras de quitosana com diferentes graus de desacetilação (75%, 85% e 95%), e após, foram realizadas modificações destas amostras com cianoguanidina. Os adsorventes foram caracterizados e aplicados para a adsorção de azul indigotina e amarelo tatrazina em sistema aquoso binário e em sistema simples. O efeito do pH e do grau de desacetilação foram verificados para a remoção dos corantes por quitosana com e sem modificação em sistema simples e binário. Curvas de equilíbrio foram obtidas em diferentes temperaturas e o modelo estendido de Langmuir foi ajustado aos dados experimentais. O comportamento cinético foi avaliado através dos modelos pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Avrami. Os parâmetros termodinâmicos foram determinados e estudos de dessorção do adsorvente foram realizados. O pH mais adequado foi 3, e o melhor grau de desacetilação foi 95% para ambos os sistemas aquosos e adsorbatos. As capacidades de adsorção da quitosana sem e com modificação não apresentaram diferença significativa. O modelo de Langmuir estendido apresentou ajuste adequado às curvas de equilíbrio e as máximas capacidades de adsorção foram 595,3 e 680,0 mg g-1, obtidas à 25ºC, para o os corantes azul indigotina e amarelo tatrazina, respectivamente. O modelo de Avrami foi o que melhor se ajustou aos dados cinéticos de adsorção. A dessorção do adsorvente foi possível por dois ciclos, mantendo sua capacidade de adsorção em 209,7 mg g-1 no primeiro ciclo e 200,2 mg g-1 no segundo ciclo. A quitosana modificada com cianoguanidina apresentou-se como um adsorvente promissor para a remoção de corantes alimentícios em sistema binário.

Quitosana imobilizada em suporte inerte para a adsorção de corantes alimentícios em coluna de leito fixo

O uso de corantes sintéticos na indústria de alimentos tem provocado transtornos à saúde humana e ao meio ambiente. A quitosana pode ser imobilizada em matrizes sólidas e aplicada na remoção de corantes em coluna de leito fixo. A análise da dinâmica de uma coluna de leito fixo é baseada na curva de ruptura, esta é dependente da geometria da coluna, das condições operacionais e dos dados de equilíbrio. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar o recobrimento de esferas de vidro por quitosana e sua aplicação como adsorvente de corantes em coluna de leito fixo. No estudo do recobrimento avaliaram-se os efeitos da concentração de quitosana e dos métodos de cura. As esferas recobertas foram aplicadas em ensaios de adsorção estático e dinâmico. Inicialmente, avaliou-se o equilíbrio de adsorção através da construção de isotermas e ajuste de modelos, e após, avaliaram-se os efeitos do tipo de cura e do grau de desacetilação da quitosana. Em seguida, foram analisados os efeitos do tipo de corante e do pH, e o comportamento cinético da adsorção pela construção de curvas de ruptura e ajuste de modelos dinâmicos. A influência da altura do leito e da concentração inicial de corante sobre os parâmetros da adsorção em leito fixo foram analisados através da metodologia de superfície de resposta (MSR). Ao final, estudou-se a regeneração da coluna. Os resultados mostraram que os maiores percentuais de recobrimento foram obtidos pelos métodos físico e físico/químico, na concentração de quitosana de 0,5% (m/v). Nestas condições o percentual de recobrimento foi de 46%. Nas imagens da superfície das esferas (MEV) observou-se que as mesmas foram recobertas de forma homogênea pela quitosana. As isotermas de equilíbrio obtidas foram classificadas como do tipo V, sendo o modelo de Sips o mais adequado para representar os dados experimentais. As capacidades máximas de adsorção foram 337 mg g-1, 286 mg g-1 e 200 mg g-1 para os corantes amarelo tartrazina, amarelo crepúsculo e vermelho 40, respectivamente. A aplicação das esferas recobertas com quitosana em leito fixo mostrou-se mais adequada utilizando o método de cura físico/químico e quitosana com grau de desacetilação de 85%. A máxima capacidade de adsorção da coluna em função do corante e do pH variou de 13 a 108 mg g–1. Os modelos BDST (bed–depth–service–time), Thomas e Yoon–Nelson foram adequados para representar os dados experimentais. De acordo com a MSR, o melhor desempenho do leito foi com altura de 30 cm e concentração inicial de corante de 50 mg L-1. Nestas condições, obteve-se tempo de ruptura de 88 min, máxima capacidade da coluna de 108 mg g-1 e remoção de 86 %. Na regeneração da coluna observou-se que cerca de 75% da capacidade máxima da coluna foi mantida após cinco ciclos de adsorção–eluição. Diante do exposto, a coluna de leito fixo empacotada com esferas recobertas com quitosana mostrou-se promissora na remoção de corantes de soluções aquosas.

Utilização de quitosana obtida de resíduos de camarão para avaliar a capacidade de adsorção de íons Fe3+

A quitosana é produzida através de uma desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em exoesqueleto de crustáceos, parede celular de fungos e materiais biológicos. Calcula-se que os resíduos de camarão apresentam de 5 a 7% do seu peso total na forma de quitina, sugerindo que estes sejam utilizados para obtenção do biopolímero. Os processos para obtenção destes biopolímeros consiste nas seguintes etapas: desmineralização, desproteinização e desodorização, obtendo-se assim, a quitina úmida. Após seca, passa por uma desacetilação química para a conversão em quitosana úmida, sendo purificada e posteriormente seca. A quitosana, por apresentar grupamentos amino livres em sua estrutura, é uma molécula capaz de formar complexos estáveis com cátions metálicos. O objetivo geral deste trabalho foi obter quitina a partir de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) com posterior produção de quitosana, e avaliar sua capacidade de complexação com íons Fe3+, em solução. A quitosana produzida foi caracterizada através do grau de desacetiliação e da massa molecular viscosimétrica, Para caracterização estrutural das amostras de quitosana, utilizaram-se espectrometria de infravermelho e espectrofotometria UV-Visível, bem como para o complexo formado de quitosana e ferro. Para analisar a eficiência da remoção deste íon, foram feitas análises em espectrometria de absorção atômica em chama e em espectrofotometria UV-Visível. Uma análise estatística foi realizada para avaliar a percentagem de remoção do íon ferro das soluções, sendo utilizado um planejamento fatorial em dois níveis, tendo como variáveis independentes o pH do meio, a quantidade de quitosana adicionada, a granulometria da mesma e o tempo de reação. A quitosana apresentou grau de desacetilação de 87±2% e massa molecular viscosimétrica de 196±4kDa, sendo esses valores, comparáveis à quitosana disponível comercialmente. Na melhor região de trabalho definida pela análise estatística, obteve-se uma remoção máxima de 85 % do íon ferro das soluções.

Avaliação da hidrólise alcalina da quitina e elaboração de filmes de quitosana para aplicação na adsorção do corante têxtil reativo preto 5

Nesta pesquisa, diferentes amostras de quitosana foram produzidas por diferentes condições de hidrólise alcalina da quitina. A partir das amostras de quitosana foram produzidos filmes,sendo estes aplicados na adsorção do corante têxtil reativo preto 5 e os resultados foram comparados com os dos seus respectivos pós. Os valores das massas molares da quitosana aumentaram em função do aumento do diâmetro da quitina e diminuíram com o aumento da relação de solução NaOH:quitina, da concentração de NaOH e tempo de reação, e ficaram na faixa de 100 a 200 kDa. Um comportamento inverso foi observado para o grau de desacetilação da quitosana, e seus valores variaram de 65 a 95%. Quanto aos filmes biopoliméricos elaborados, os que apresentaram melhores valores quanto as suas propriedades mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água foram os filmes produzidos com quitosana de mais elevada massa molar e menor grau de desacetilação. A fim de avaliar o comportamento dos filmes em processos de adsorção, estes foram aplicados na remoção do corante reativo preto 5 (RB5) em diferentes condições de pH (4, 6 e 8). Após, foram escolhidos quatro filmes de quitosana (FQ), com diferentes graus de desacetilação e massas molares, que foram comparados com as quitosanas na forma de pó (PQ) no estudo de adsorção. Este foi realizado sob diversas condições experimentais (pH, temperatura e taxa de agitação) através das isotermas de equilíbrio, da termodinâmica e da cinética. Análises de interação e ciclos de adsorção-dessorção também foram realizados. Verificou-se que PQ e FQ com grau de desacetilação de 95% e massa molar de 100 kDa foram os adsorvente mais adequados, apresentando mais de 99% de remoção do corante RB5 em pH 4,0. Para ambos, PQ e FQ, o modelo de Langmuir foi o mais adequado para representar os dados de equilíbrio. As capacidades máximas de adsorção foram 654,3 e 589,5 mg g-1 para PQ e FQ, respectivamente, obtidos a 298 K. O processo de adsorção foi espontâneo, favorável e exotérmico. A adsorção de RB5 para PQ e FQ seguiu o modelo cinético de Elovich,e ocorreram interações eletrostáticas do PQ-RB5 e do FQ-RB5. Os filmes de quitosana foram reutilizados três vezes, enquanto que a quitosana em pó não pode ser reutilizada.

The Crosslinking Degree Controls The Mechanical, Rheological, And Swelling Properties Of Hyaluronic Acid Microparticles.

Viscosupplements, used for treating joint and cartilage diseases, restore the rheological properties of synovial fluid, regulate joint homeostasis and act as scaffolds for cell growth and tissue regeneration. Most viscosupplements are hydrogels composed of hyaluronic acid (HA) microparticles suspended in fluid HA. These microparticles are crosslinked with chemicals to assure their stability against enzyme degradation and to prolong the action of the viscosupplement. However, the crosslinking also modifies the mechanical, swelling and rheological properties of the HA microparticle hydrogels, with consequences on the effectiveness of the application. The aim of this study is to correlate the crosslinking degree (CD) with these properties to achieve modulation of HA/DVS microparticles through CD control. Because divinyl sulfone (DVS) is the usual crosslinker of HA in viscosupplements, we examined the effects of CD by preparing HA microparticles at 1:1, 2:1, 3:1, and 5:1 HA/DVS mass ratios. The CD was calculated from inductively coupled plasma spectrometry data. HA microparticles were previously sized to a mean diameter of 87.5 µm. Higher CD increased the viscoelasticity and the extrusion force and reduced the swelling of the HA microparticle hydrogels, which also showed Newtonian pseudoplastic behavior and were classified as covalent weak. The hydrogels were not cytotoxic to fibroblasts according to an MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide) assay. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part A, 2014.

Histologic Correlation Of Expression Of Ki-67 In Squamous Cell Carcinoma Of The Glottis According To The Degree Of Cell Differentiation.

Squamous cell carcinoma is the most common neoplasm of the larynx and glottis, and its prognosis depends on the size of the lesion, level of local invasion, cervical lymphatic spread, and presence of distant metastases. Ki-67 (MKI67) is a protein present in the core, whose function is related to cell proliferation. To evaluate the expression of marker Ki-67 in squamous cell carcinoma of the larynx and glottis and its correlation to pathological findings. Experimental study with immunohistochemistry analysis of Ki-67, calculating the percentage of the cell proliferation index in glottic squamous cell carcinomas. Sixteen cases were analyzed, with six well-differentiated and 10 poorly/moderately differentiated tumors. There was a correlation between cell proliferation index and degree of cell differentiation, with higher proliferation in poorly/moderately differentiated tumors. The cell proliferation index, as measured by Ki-67, may be useful in the characterization of histological degree in glottic squamous cell tumors.

Risk Of Leukemia In First Degree Relatives Of Patients With Nonsyndromic Cleft Lip And Palate.

The aim of this study was to determine the frequency of leukemia in parents of patients with nonsyndromic cleft lip and/or cleft palate (NSCL/P). This case-control study evaluated first-degree family members of 358 patients with NSCL/P and 1,432 subjects without craniofacial alterations or syndromes. Statistical analysis was carried out using Fisher's test. From the 358 subjects with NSCL/P, 3 first-degree parents had history of leukemia, while 2 out of 1,432 subjects from the unaffected group had a family history of leukemia. The frequency of positive family history of leukemia was not significantly increased in first-degree relatives of patients with NSCL/P.

Effect Of 4-(n,n-dimethylamino)phenethyl Alcohol On Degree Of Conversion And Cytotoxicity Of Photo-polymerized Cq-based Resin Composites.

The aim of this study was to evaluate the degree of conversion (DC) and the cytotoxicity of photo-cured experimental resin composites containing 4-(N,N-dimethylamino)phenethyl alcohol (DMPOH) combined to the camphorquinone (CQ) compared with ethylamine benzoate (EDAB). The resin composites were mechanically blended using 35 wt% of an organic matrix and 65 wt% of filler loading. To this matrix was added 0.2 wt% of CQ and 0.2 wt% of one of the reducing agents tested. 5x1 mm samples (n=5) were previously submitted to DC measurement and then pre-immersed in complete culture medium without 10% (v/v) bovine serum for 1 h or 24 h at 37 °C in a humidifier incubator with 5% CO2 and 95% humidity to evaluate the cytotoxic effects of experimental resin composites using the MTT assay on immortalized human keratinocytes cells. As a result of absence of normal distribution, the statistical analysis was performed using the nonparametric Kruskal-Wallis to evaluate the cytotoxicity and one-way analysis of variance to evaluate the DC. For multiple comparisons, cytotoxicity statistical analyses were submitted to Student-Newman-Keuls and DC analysis to Tukey's HSD post-hoc test (=0.05). No significant differences were found between the DC of DMPOH (49.9%) and EDAB (50.7%). 1 h outcomes showed no significant difference of the cell viability between EDAB (99.26%), DMPOH (94.85%) and the control group (100%). After 24 h no significant difference were found between EDAB (48.44%) and DMPOH (38.06%), but significant difference was found compared with the control group (p>0.05). DMPOH presented similar DC and cytotoxicity compared with EDAB when associated with CQ.