https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44266| Tipo: | Tese |
| Título: | Desenvolvimento de nanocompósitos de quitosana e nanocelulose obtida por liquídos iônicos para mimetização óssea |
| Autor(es): | Vieira, Suellen Rocha |
| Primeiro Orientador: | Assis, Denilson de Jesus |
| Segundo Orientador: | Silva, Jania Betânia Alves |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Souza, Carolina Oliveira de |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Assis, Denilson de Jesus |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Silva, Jania Betania Alves da |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Barbosa, Williams Teles |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Costa, Samantha Serra |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Lemos, Paulo Vitor França |
| Resumo: | O uso de quitosana (CS) na produção de scaffolds, estruturas tridimensionais (3D) e porosas que desempenham um papel importante como suporte para o crescimento de novos tecidos, apresenta-se como uma alternativa promissora para aplicações biomédicas, em especial na regeneração de tecido ósseo. No entanto, a baixa resistência mecânica desses materiais sugere a incorporação de nanomateriais, como a nanocelulose (NC), para reforço estrutural e ampliação do escopo de aplicação. As NC são biodegradáveis, biocompatíveis, renovável e apresentam alta área superficial e resistência mecânica, mas sua produção tradicional por hidrólise ácida (H2SO4 e HCl) causa impactos ambientais. Nesse contexto, os líquidos iônicos (LI) podem ser empregados como alternativa sustentável para a produção dessas nanopartículas. O estudo teve como objetivo mapear tecnologias envolvendo métodos de dissolução de celulose em LI, identificar as principais lacunas tecnológicas e desenvolver scaffolds de CS e NC obtida a partir de LI para suportar a regeneração de tecido ósseo. As NC foram produzidas a partir de polpa de celulose de eucalipto utilizando o LI Hexanoato de 3- dimetilamino-1-propilamônio (DMAPA[Hex]) e caracterizadas quanto ao rendimento, potencial zeta, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Um planejamento composto central (DCCR) otimizou o tempo e a temperatura de reação. A análise de patentes indicou que a tecnologia está em fase inicial de maturidade, com predominância de aplicações em química de polímeros e maquinário, enquanto usos em áreas médicas, farmacêuticas e em micro/nanotecnologias permanecem incipientes, configurando oportunidades para inovação. A condição ótima determinada foi 75 °C por 14,5 h, resultando nanocelulose em formato de nanofibrilas de celulose (CNF) estáveis com morfologia bem definida e potencial zeta de aproximadamente 7,0 mV, favorável à estabilidade das dispersões. Os scaffolds nanoestruturados de CS purificada (CS-P) e CNF foram produzidos em formato 3D e caracterizados quanto a DRX, microscopia eletrônica de varredura (MEV), FTIR e viabilidade celular in vitro. As estruturas apresentaram redes porosas interconectadas com poros maiores que 100 µm, promovendo uma matriz volumosa e adequada ao crescimento celular. A CS-P melhorou a integridade estrutural do biomaterial, e os ensaios de viabilidade celular demonstraram alta biocompatibilidade. A integração entre desempenho técnico, biocompatibilidade e responsabilidade ambiental posiciona os scaffolds CNF/CS-P como candidatos promissores para medicina regenerativa e pesquisa de biomateriais avançados. |
| Abstract: | The use of chitosan (CS) in the production of scaffolds, three-dimensional (3D), porous structures that play an important role as support for the growth of new tissues, has emerged as a promising alternative for biomedical applications, particularly in bone tissue regeneration. However, the low mechanical strength of these materials suggests the incorporation of nanomaterials, such as nanocellulose (NC), to provide structural reinforcement and broaden their application potential. NC is biodegradable, biocompatible, renewable, and exhibits a high surface area and mechanical strength, but its traditional production by acid hydrolysis (H₂SO₄ and HCl) leads to environmental impacts. In this context, ionic liquids (ILs) can be employed as a sustainable alternative for producing these nanoparticles. This study aimed to map technologies involving cellulose dissolution methods in ILs, identify major technological gaps, and develop CS-based scaffolds reinforced with NC obtained from ILs to support bone tissue regeneration. NC was produced from eucalyptus pulp using the ionic liquid 3-dimethylamino1-propylammonium hexanoate (DMAPA[Hex]) and characterized in terms of yield, zeta potential, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and transmission electron microscopy (TEM). A central composite design (CCD) was used to optimize reaction time and temperature. Patent analysis indicated that the technology is in an early stage of maturity, with a predominance of applications in polymer chemistry and machinery, while uses in medical, pharmaceutical, and micro/nanotechnology fields remain incipient, representing opportunities for innovation. The optimal condition identified was 75 °C for 14.5 h, resulting in stable cellulose nanofibrils (CNF) with well-defined morphology and a zeta potential of approximately 7.0 mV, favorable for colloidal stability. The nanostructured scaffolds composed of purified chitosan (CS-P) and CNF were produced in 3D format and characterized by XRD, scanning electron microscopy (SEM), FTIR, and in vitro cell viability assays. The structures exhibited interconnected porous networks with pores larger than 100 µm, providing a voluminous matrix suitable for cell growth. CS-P improved the structural integrity of the biomaterial, and cell viability tests demonstrated high biocompatibility. The integration of technical performance, biocompatibility, and environmental responsibility positions the CNF/CS-P scaffolds as promising candidates for regenerative medicine and advanced biomaterials research. |
| Palavras-chave: | Engenharia de tecidos Biomateriais Scaffolds Nanocelulose Líquido iônico Nanofibrilas de celulose |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS CNPQ::CIENCIAS HUMANAS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA Biotecnologia Nanotecnologia |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora / Evento / Instituição: | Universidade Federal da Bahia |
| Sigla da Instituição: | UFBA |
| metadata.dc.publisher.department: | Escola Politécnica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44266 |
| Data do documento: | 19-Dez-2026 |
| Aparece nas coleções: | Tese (PPEQ) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| TESE-Suellen Rocha Vieira PPEQ.pdf | TESE - SUELLEN ROCHA VIEIRA | 5,5 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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