Mas o que são nanofibras de celulose, também chamadas de celulose nanofibrilada/ nanocelulose?

São biomateriais obtidos a partir de madeira de reflorestamento, sobras de madeira, bagaço de cana e outros vegetais.
Além da vantagem de ser um material proveniente de fontes renováveis e de ser biodegradável, a nanocelulose apresenta propriedades únicas, como, dimensão em nanoescala, maior área de superfície, morfologia única, baixa densidade e maior resistência mecânica e térmica quando comparada a outras fibras.
Portanto, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico, as nanofibras celulósicas têm demonstrado ser um potencial substituto às fibras convencionais.
São inúmeras as aplicações da nanocelulose, podendo ser usadas como reforço de plástico, cimentos e implantes biomédicos; na fabricação de compósitos, de filmes flexíveis transparentes, de aerogéis e biogéis, tintas, revestimentos, curativos; entre outros.

Com o objetivo de contribuir com as pesquisas na área, a Marconi traz para o Brasil o moinho desfibrilador Supermasscolloider fabricado pela empresa japonesa Masuko Sangyo. Um equipamento para moagem ultrafina e pulverização de amostras em nanopartículas.

O Supermasscolloider possui um disco estático e um rotativo que criam uma zona de cisalhamento que fragmentam a estrutura e as ligações da parede celular, ocasionando a individualização das fibras e a geração das nanoestruturas.
A distância entre os discos pode ser ajustada para que por meio do contato mecânico as fibras de celulose sejam desfibriladas.
O produto final obtido é uma pasta de nanofibras de celulose que podem ser processadas em inúmeros produtos.
Além do excelente desempenho na produção das nanofibras, o moinho Supermasscolloider também apresenta a vantagem de gerar um menor consumo de energia no quando comparado com os métodos de homogeneização e microfluidização, e com o processo de refinação, o que torna a produção de nanocelulose economicamente viável.

O Supermasscolloider é citado em várias publicações científicas que comprovam sua eficácia:

ABE, K.; IWAMOTO, S.; YANO, H. Obtaining Cellulose Nanofibers with a Uniform Width of 15 nm from Wood. Biomacromolecules. v.8, n.10, p. 3276-3278, 2007.
ABE, K.; YANO, H. Comparison of the characteristics of cellulose microfibril aggregates isolated from fiber and parenchyma cells of Moso bamboo (Phyllostachys pubescens). Cellulose. v.17, p. 271-277, 2010.
ABE, K.; YANO, H. Formation of hydrogels from cellulose nanofibers. Carbohydrate Polymers. v.85, p.733–737, 2011.
HASSAN, E. A.; HASSAN, M.L.; OKSMAN, K. Improving bagasse pulp paper sheet properties with microfibrillated cellulose isolated from xylanase-treated bagasse. Wood and Fiber Science. v.43, n.1, 2011
KANG, T.; PAULAPURO, H.. Effect external fibrillation on paper strength. Pulp & Paper Canada. p.51-54, 2006.
POTULSKI, D. C. Efeito da incorporação de microfibrilas de celulose sobre as propriedades do papel. 73f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) – Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2012.
VIANA, L. C.. Desenvolvimento de filmes celulósicos nanoestruturados a partir da polpa kraft de Pinus sp. 125 f. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) – Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2013.
WANG, H.; LI, D.; ZHANG, R.. Preparation of Ultralong Cellulose Nanofibers and Optically Transparent Nanopapers Derived from Waste Corrugated Paper Pulp. Bioresources, v.8, n.1, p.1374-1384, 2013.
YANO, H.; IWANAMOTO, S.; ABE, K. The Effect of Hemicelluloses on Wood Pulp Nanofibrillation and Nanofiber Network Characteristics. Biomacromolecules., v.9, p.1022–1026, 2008.

Karina Toledo  |  Agência FAPESP – O amido de milho, uma matéria-prima abundante, barata e biodegradável, foi a base usada por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) para o desenvolvimento de partículas capazes de armazenar e liberar controladamente compostos ativos letais para as larvas do mosquito Aedes aegypti, transmissor de doenças como dengue, zika, febre amarela e chikungunya.
A metodologia teve a patente requerida por meio da Agência de Inovação da Unicamp (Inova) e foi descrita em artigo na revista Industrial Crops and Products.

No trabalho, apoiado pela FAPESP e coordenado por Ana Silvia Prata, professora da Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA-Unicamp), foi testado o óleo essencial de tomilho como agente larvicida. Esse óleo também é biodegradável e, na concentração usada na pesquisa, não oferece riscos à saúde humana.
“Conseguimos obter uma partícula que se comporta exatamente como os ovos do Aedes. Enquanto o ambiente está seco, ela se mantém inerte e conserva o agente ativo protegido. A partir do momento em que entra em contato com a água, começa a inchar para permitir a liberação do larvicida. Após três dias, período em que os ovos eclodem e tem início a fase larval, a partícula passa a liberar quantidades letais do princípio ativo na água”, disse Prata.
A ideia do projeto foi desenvolver um sistema de liberação controlada de larvicida para pequenos volumes hídricos, como vasos de planta, pneus, garrafas e entulhos diversos que podem virar criadouro do mosquito no ambiente urbano.
Segundo Prata, as autoridades sanitárias têm se preocupado em tratar com larvicidas caixas d’água e outros grandes reservatórios, mas estudos epidemiológicos indicam que 50% dos focos do Aedes estão em pequenas poças.
“Como o custo é baixo, o governo poderia produzir essas partículas e distribuí-las para a população, para que fossem espalhadas em locais da residência com potencial para acumular água da chuva, como medida complementar à conscientização da população e da luta contra a dengue”, disse.
Resultados dos testes feitos na Unicamp indicam que as partículas poderiam se manter funcionais durante aproximadamente cinco ciclos de chuvas. Após o primeiro contato com a água elas liberam apenas 20% do óleo de tomilho. “Fizemos o teste de deixar o material secar para depois reidratá-lo e observamos que as partículas voltam a liberar o agente larvicida normalmente”, contou Prata.
Ainda segundo a pesquisadora, o principal composto ativo encontrado no óleo de tomilho – o timol – impediu a proliferação de microrganismos no recipiente contendo a água, evitando que as partículas estragassem rapidamente depois de molhadas.
Método de produção
O ciclo de vida do Aedes aegypti é formado por quatro etapas: ovo, larva, pupa e mosquito adulto. O período total de desenvolvimento pode variar de cinco a 10 dias, tornando-se mais curto à medida que a temperatura aumenta. A fase larval, na qual o inseto está confinado no ambiente aquático, é considerada a mais estratégica para as ações de combate.
“Com base nessas informações, começamos a pensar em como deveria ser a partícula. Um de nossos colaboradores – Johan Ubbink [California Polytechnic State University, Estados Unidos] – sugeriu produzi-la por uma técnica conhecida como extrusão, a mesma usada na fabricação de salgadinhos de milho”, disse Prata.
O método consiste em forçar a passagem da massa de amido úmida e aquecida por um pequeno buraco. Normalmente, a ação da temperatura e da pressão exercida por uma rosca faz com que o material se expanda após a passagem pelo orifício.
“Adaptamos o processo, adotando uma temperatura mais branda e uma rotação de rosca mais suave, para que não ocorresse a expansão do material. Caso contrário, a partícula amoleceria rapidamente ao entrar em contato com a água, liberando o princípio ativo todo de uma vez”, disse Prata.
Outro desafio do grupo foi encontrar a composição adequada da matéria-prima. Como explicou a pesquisadora, o amido – seja ele de trigo, milho ou qualquer outra fonte – é composto fundamentalmente por frações variáveis de amilose e amilopectina. A quantidade de cada um desses componentes determina características como viscosidade e estrutura (capacidade de não se desfazer em contato com a água).
“Testamos formulações que tinham de 1,8% até 76% de amilose. E avaliamos, em cada caso, qual era o comportamento de lixiviação [o quão rápido a partícula se desfaz] e de inchamento no meio aquático”, disse Prata.
Ao mesmo tempo em que avaliavam esses dois aspectos da partícula, dosando a quantidade de óleo de tomilho liberada em função do tempo de contato com a água, os pesquisadores também observavam a atividade larvicida do composto ativo. O teste consistiu em medir a concentração necessária para matar 99% das larvas – parâmetro conhecido com CL99.
“O CL99 do óleo de tomilho não encapsulado é de aproximadamente 70 microgramas por mililitro [µg/ml]. Quando colocamos esse composto dentro da partícula, o valor diminui para 31 µg/ml, ou seja, nosso sistema de liberação controlada aumentou a ação larvicida”, disse a pesquisadora.
Ainda assim, o CL99 do composto natural permaneceu bem mais baixo que o de agentes sintéticos, como o temefós. A vantagem, segundo Prata, é que por ter uma composição química complexa, com outras moléculas ativas além do timol, é mais difícil para o inseto desenvolver resistência.
O grupo também testou como larvicida o extrato de jambu. O resultado foi similar ao observado com o tomilho, porém, o custo foi cerca de 15 vezes maior.
“O óleo essencial de tomilho é um material altamente disponível, vendido comercialmente e representa apenas 5% da composição da partícula – os outros 95% são amido de milho, que é muito barato. Por isso consideramos a técnica facilmente escalonável”, disse a professora da FEA-Unicamp.
O grupo da FEA-Unicamp avalia, no momento, a possibilidade de usar as mesmas partículas para encapsular bactérias fixadoras de nitrogênio, que auxiliam no crescimento de plantas. O material poderia, em tese, reduzir a quantidade de fertilizantes usados na agricultura. “Essa é uma teoria que pretendemos testar em um futuro projeto”, disse Prata.
O artigo Improved activity of thyme essential oil (Thymus vulgaris) against Aedes aegypti larvae using a biodegradable controlled release system, de Juliana Dias Maia, Roseli La Corte, Julian Martinez, Johan Ubbink e Ana Silvia Prata, pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669019301967?via%3Dihub#!.

Fonte: http://agencia.fapesp.br
 

Agência FAPESP – O 13º Workshop de Férias em Genética e Melhoramento de Plantas será realizado de 22 a 25 de julho, na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP), em Piracibaba (SP).

O objetivo é promover a interação entre alunos de pós-graduação e graduação por meio de palestras e exposições práticas e interativas sobre os avanços da genética e dos programas de melhoramento de plantas. Também pretende-se despertar o interesse no Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas da Esalq.

Há 45 vagas e a taxa de inscrição é de R$ 20. O evento ocorrerá das 8h às 18h no Departamento de Genética da Esalq, na av. Pádua Dias, 11, Piracicaba.

Mais informações e inscrição: https://fealq.org.br/en/informacoes-do-evento/?id=849.