Sistemas híbridos compostos por nanocristais de celulose e partículas de quitosana: produção, caracterização e aplicação em filmes biodegradáveis - Silva, Rafael Belasque Canedo da (2023)
Filmes biodegradáveis a base de quitosana são amplamente estudados devido às suas propriedades antioxidantes e antimicrobianas. No entanto, sua aplicação é limitada devido à alta permeabilidade a vapores e baixa resistência mecânica. Agentes de reforço como nanocristais de celulose (NCs) e nanopartículas de quitosana (NQs) podem ser utilizados para melhorar tais propriedades. Recentemente, sistemas híbridos compostos por NCs e NQs foram estudados em nosso grupo de pesquisa com agente encapsulação, evidenciando o potencial deste sistema comparado com as partículas isoladas. Os estudos envolvendo a produção de sistemas híbridos a base de biopolímeros têm aumentado devido às propriedades multifuncionais proporcionadas pelos complexos formados. Na literatura, não foram encontrados relatos da aplicação desse sistema como reforço de filmes biodegradáveis. Nesse contexto, o objetivo geral do presente trabalho foi produzir, caracterizar e aplicar os sistemas híbridos a base de NQs e NCs como material de reforço em filmes de quitosana. Este trabalho foi dividido em três etapas: i) produção e caracterização de nanocristais de celulose a partir da vagem da soja; ii) produção e caracterização de sistemas híbridos a base de nanopartículas de quitosana e nanocristais de celulose e iii) produção e caracterização de filmes de quitosana contendo ou não diferentes concentrações de partículas híbridas. Inicialmente, a vagem da soja foi lavada, seca, moída e pré-tratada (NaOH 17,5%, m/v, e H2O2 4 %, m/v). Os NCs foram obtidos por hidrólise ácida (1 g de vagem pré-tratada seca/30 mL ácido sulfúrico 64 % (v/v)). Os sitemas híbridos foram obtidos de acordo com a incorporação de NCs em suspensões de NQs, sendo as NQs obtidas por gelificação iônica com tripolifosfato de sódio (TPP). Os filmes a base de quitosana foram produzidos pelo método casting, sendo que a concentração final de quitosana foi de 1% para todas as suspensões filmogênicas. Foram adicionadas diferentes concentrações de partículas e avaliadas as propriedades de barreira a luz UV/Vis, propriedades mecânicas e de permeabilidade ao vapor d´água (PVA). A incorporação de NCs aumentou as interações intermoleculares da quitosana e os filmes compósitos foram mais resistentes (62,0 ± 16,6 MPa) do que o controle (26,7 ± 12,6 MPa) e 2 vezes menos elongáveis. A incorporação de sistemas híbridos mostrou as melhores propriedades mecânicas (81,7 ± 13,9 MPa e 9,8 ± 5,2%). Além disso, os NCs e NC-NQs melhoraram as propriedades de barreira à luz UV/Vis dos filmes de quitosana. Portanto, as partículas híbridas são interessantes e poderiam ser utilizadas para encapsular outros compostos activos antes da aplicação da película, a fim de melhorar as propriedades activas e mecânicas/barreiras. A relevância deste estudo baseia-se na importância de compreender melhor as interações dos materiais estudados para melhorar as aplicações tecnológicas.