síntese do poli-ácido láctico a partir do Ácido láctico

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  • UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

    FACULDADE DE ENGENHARIA QUMICA

    SNTESE DO POLI-CIDO LCTICO A PARTIR DO CIDO LCTICO

    PARA APLICAO BIOMDICA

    Autor: ASTRID JULIANA RINCN LASPRILLA

    Orientador: Prof. Dr. RUBENS MACIEL FILHO

    Campinas - So Paulo Agosto de 2011

  • UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

    FACULDADE DE ENGENHARIA QUMICA

    REA DE CONCENTRAO DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS QUMICOS

    ASTRID JULIANA RINCN LASPRILLA

    Sntese do Poli-cido Lctico a partir do cido Lctico para Aplicao

    Biomdica

    Orientador: Prof. Dr. RUBENS MACIEL FILHO

    Dissertao de Mestrado apresentada Faculdade de Engenharia Qumica como parte dos requisitos exigidos para a obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Qumica.

    Campinas - So Paulo Agosto de 2011

  • FICHA CATALOGRFICA ELABORADA PELA

    BIBLIOTECA DA REA DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - BAE - UNICAMP

    R741s

    Rincn Lasprilla, Astrid Juliana

    Sntese do Poli-cido Lctico a partir do cido

    Lctico para Aplicao Biomdica / Astrid Juliana

    Rincn Lasprilla. --Campinas, SP: [s.n.], 2011.

    Orientador: Rubens Maciel Filho.

    Dissertao de Mestrado - Universidade Estadual de

    Campinas, Faculdade de Engenharia Qumica.

    1. Biotecnologia. 2. Biopolmeros. 3. Engenharia

    tecidual. 4. Biocompatibilidade. 5. Polimerizao por

    abertura de anel. I. Maciel Filho, Rubens. II.

    Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de

    Engenharia Qumica. III. Ttulo.

    Ttulo em Ingls: Poly (lactid acid) synthesis from lactic acid for aplication in

    biomedical devices

    Palavras-chave em Ingls: Biotecnology, Biopolymers, Tissue engineering,

    Biocompatibility, Ring opening polimerization

    rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos Qumicos

    Titulao: Mestre em Engenharia Qumica

    Banca examinadora: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Otvio Cavalette

    Data da defesa: 24-08-2011

    Programa de Ps Graduao: Engenharia Qumica

  • v

    Dissertao de Mestrado ou Tese de Doutorado defendida por Astrid Juliana Rincn Lasprilla e aprovada em 24 de agosto de 2011 pela banca examinadora constituda pelos doutores:

  • vi

  • vii

    Este exemplar corresponde verso final da Dissertao de Mestrado em Engenharia Qumica.

  • viii

  • ix

    Dedicatria

    Dedico este trabalho a:

    Deus, por todos os dons e benefcios recebidos na minha vida, por todos os seres

    especiais que colocou no meu caminho para me ajudar, ensinar e por ter me permitido

    culminar mais uma etapa com sucesso; como todas as noites, lhe agradeo por minha

    vida e lhe dedico as minhas conquistas.

    Aos meus queridos pais Aurora e George, que me deram a vida e no s o necessrio,

    mas o melhor para viv-la. A eles devo toda a minha formao, por isso lhes pertence

    esta vitria.

    minha irm Carolina e meu irmo Jorge, que sempre curiosos, torceram por mim e

    me motivaram em todos os momentos.

    Ao meu amado corao, que cada dia ilumina minha existncia e est sempre

    presente em cada momento, com quem compartilho minhas alegrias e tristezas, ao seu

    lado, nunca nada fracasso, dedico-lhe este triunfo.

    Aos meus amigos no Brasil, que forneceram condies e incentivo nesta campanha

    longe de casa, e sempre me fizeram sentir em famlia, para eles este trabalho.

  • x

  • xi

    Agradecimentos

    Gostaria de agradecer sinceramente a todas aquelas pessoas, com as quais sem seu

    apoio e colaborao no seria possvel ser realizado este trabalho.

    Deus, pelo proporcionado, comeando pela minha vida e a de todos meus seres

    amados.

    Aos meus pais, pelo esforo, dedicao e presentes mais valiosos: a vida e o estudo.

    Aos meus irmos, pelo apoio incondicional e pelo incentivo em todos os momentos da

    minha vida.

    Ao Guillermo, meu corao, pelo amor, carinho e compreenso, por ser amigo, colega e

    heri, a quem admiro e adoro com toda a minha alma.

    Ao Jaiver, por ser mais que um colega, mais que um amigo, por ser um irmo, pelo

    carinho e presena em todo o momento, por aliviar minhas tristezas e festejar minhas

    alegrias

    Ao Vinicius e Marcele, meus queridos amigos brasileiros, por compartilhar comigo

    tantas coisas: almoos, jantas, tardes, noites, finais de semana; tantos momentos,

    memrias e s suas famlias, que me receberam com tanto carinho.

    s minhas valiosas amigas, Silvia, Juliana, Albis e Natalia, que desde longe, estiveram

    sempre presentes na minha vida com carinho e apoio inestimveis.

    Aos meus amigos da Colmbia no Brasil, Lia, Kari, Olguita, Natis, Ruben, Hencho,

    Jairo, Ana Maria, David, Julian, Laura, Jairo T., Mnica, Oscar, Yurany, Luisa, Sergio,

    Laurita, entre outros, pela amizade e companhia nesta etapa, pelos bons momentos e

    lembranas.

  • xii

    Aos meus amigos brasileiros, Michelle, Ana, Tony, Marcio, pela amizade e

    companheirismo durante este tempo que sempre ser inesquecveis.

    Aos meus amigos de laboratrio Anderson, Aulus, Ana, pela amizade e preciosa

    colaborao, pelas conversas, discusses e conselhos teis.

    nossas mes na salinha, Paula e Ingrid, sempre prontas a ajudar todo em tudo que

    fosse preciso.

    Ao Andr, pela amizade, profissionalismo e conhecimentos transmitidos.

    Aos colegas do LOPCA/BIOFABRIS/UNICAMP, Rodrigo, Milene, Betnia, Fernando,

    Juliana S., Patrcia F., Profa. Roberta, Caroline P., pela amizade, ateno e

    colaborao.

    Ao professor Rubens, pela oportunidade, orientao, apoio, confiana e exemplo de

    profissionalismo.

    Aos professores, funcionrios da Faculdade de Engenharia Qumica, Departamento de

    Processos Qumicos/ UNICAMP.

    Aos membros da banca, Profa. Dra. Ceclia e Dr. Otvio, por ajudar a melhorar e

    concluir minha dissertao

    Hoje quisera ter as palavras de gratido que gostaria que cada um de vocs ouvissem,

    mas para expressar um sentimento to grande, s existe uma simples palavra:

    Obrigada .

  • xiii

    As pessoas mais importantes na nossa vida,

    so aquelas que esto sempre perto de ns,

    mesmo que no estejam presentes.

  • xiv

  • xv

    Resumo

    Os recentes avanos em biomateriais, como polmeros biodegradveis e

    bioreabsorvveis, juntamente com o desenvolvimento de novas tcnicas de

    biofabricao, esto permitindo criar dispositivos mdicos que auxiliam na recuperao

    de tecidos e/ou rgos danificados por traumas ou doenas, proporcionando melhor

    qualidade de vida e sade pblica. O Poli (cido lctico) (PLA) , dentre os

    biomateriais, um dos mais importantes para a produo destes dispositivos, devido s

    suas propriedades e por ser produzido a partir do cido lctico, um cido orgnico de

    origem biolgica, o qual pode ser sintetizado via fermentativa, utilizando acares

    derivados de cana-de-acar, no qual o Brasil tem grande destaque mundial. O PLA

    pode ser obtido por diferentes rotas, mas independente da rota utilizada, requer um

    rigoroso controle de processo. As condies de operao deste tipo de sntese

    influenciam amplamente as caractersticas finais do produto. Neste contexto, estudar o

    comportamento do processo de produo de PLA necessrio para desenvolver

    estratgias de controle que permitam escolher as condies operacionais para obter um

    produto com as propriedades desejadas. Neste estudo, foi apresentada a sntese e

    caracterizao de PLA por duas rotas convencionais: condensao direta de cido

    lctico e sntese por abertura do anel a partir do lactdeo previamente sintetizado a

    partir de cido lctico. Tambm foi realizada a anlise das variveis operacionais

    (temperatura e tempo de reao), assim como seus efeitos sobre as caractersticas do

    produto, atravs dos testes de polimerizao realizados e da anlise das propriedades

    dos polmeros obtidos. O projeto foi realizado em trs partes: sntese do polmero,

    caracterizao deste e comparao dos resultados obtidos pelos dois mtodos. As

    duas rotas de polimerizao do cido lctico resultaram ser adequadas para a obteno

    do PLA a partir de cido lctico nas condies estudadas.

  • xvi

  • xvii

    Abstract

    Recent advances in biomaterials as biodegradable and bioabsorbable polymers, along

    with the development of new biomanufacturing techniques, are allowing to create

    medical devices that assist in tissue and/or organs repair damaged by trauma or

    disease, providing a better quality of life and public health. The Poly (Lactic Acid) (PLA)

    is, among the biomaterials, one of the most important for the production of these devices

    due to its properties and because it is produced from lactic acid, an organic acid of

    biological origin, which can be synthesized through fermentation using sugars derived

    from sugar cane, in which Brazil has great global leadership. The PLA can be obtained

    by different routes, but independent from that used, it requires a rigorous process

    control. The operating conditions of this kind of synthesis largely influence the final

    characteristics of the product. In this context, studying the behavior of the production

    process of PLA is required to develop control strategies that allow choosing the

    operating conditions for a product with the desired properties. In this study is presented

    the synthesis and characterization of PLA by two conventional routes: direct

    condensation of lactic a

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