Desenvolvimento de uma plataforma tecnologia baseada em enzimas para produção e modulação de nanocelulose: validação para aplicações biomédicas e embalagens ativas

• Processo: 21/07023-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Vigência: 01 de fevereiro de 2022 - 31 de janeiro de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Valdeir Arantes
• Beneficiário: Valdeir Arantes
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Morun Bernardino Neto ; Orlando Jose Rojas Gaona ; Tatiane da Franca Silva
• Vinculado ao auxílio: 15/02862-5 - NANOCEL - desenvolvimento de preparos enzimáticos para o preparo de nanoceluloses por um processo biohídrido, AP.BIOEN.JP
• Auxílios(s) vinculado(s): 22/04525-0 - EMU concedido no processo 2021/07023-2: Microscópio de Força Atômica, AP.EMU; 22/04529-5 - EMU concedido no processo 2021/07023-2: Máquina Universal de Ensaio/adaptador extensômetro, AP.EMU; 22/04532-6 - EMU concedido no processo 2021/07023-2: Reômetro, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/11125-8 - Otimização da produção de celulose nanocristalina, via enzimática, a partir de polpa celulósica pré-tratada mecanicamente, BP.IC
• Assunto(s): Biomedicina Nanocelulose Conversão de biomassa Sistemas de liberação de medicamentos Embalagens de alimentos Lignina Curativos biológicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomedical | food packaging | lignin nanoparticles | nanocellulose | transdermal drug delivery system | wound dressinig | Biomass Bioconversion

Resumo

As nanoceluloses possuem várias propriedades únicas que as tornam muito atraentes para um amplo espectro de aplicações industriais e de consumo. No entanto, sua comercialização tem sido lenta devido aos custos de produção ainda elevados e à falta de disponibilidade comercial, a baixo custo, de nanoceluloses com diferentes conjuntos de propriedades, requisito para atingir ótimo desempenho em diferentes aplicações. Neste sentido, este projeto tem como objetivo principal avançar no conhecimento científico e as tecnologias enzimáticas com patente pendente, criadas como resultado do projeto Jovem Pesquisador anterior, para desenvolver uma plataforma tecnológica enzimática inovadora, viável, robusta e escalável que permita a produção de nanoceluloses em vários grades, adequadas para alcançar o desempenho ideal em uma variedade de aplicações. Inicialmente os esforços serão focados para estabelecer uma correlação entre o modo de ação/propriedades das enzimas com as propriedades das nanoceluloses produzidas, o que permitirá uma melhor exploração da especificidade das enzimas e das condições de reação moderada para melhorar a eficiência do bioprocesso e, de forma eficiente, produzir nanoceluloses com propriedades customizadas. Customização adicional será por meio de pós-tratamentos enzimáticos para enxertar moléculas de origem renovável para produzir nanoceluloses hidrofóbicas e com propriedades antimicrobianas e proteção UV, que são propriedades altamente desejadas para inúmeras aplicações. Essas nanoceluloses customizadas serão usadas para desenvolver materiais inovadores à usando impressão 3D para aplicações biomédicas (curativos e sistema de entrega transdérmica de medicamentos) e embalagem (embalagem ativa). Além disso, os dados produzidos na etapa de ampliação de escala serão usados para avaliações econômicas e ambientais. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

LAS-CASAS, BRUNO; ARANTES, VALDEIR. Endoglucanase pretreatment aids in isolating tailored-cellulose nanofibrils combining energy saving and high-performance packaging. International Journal of Biological Macromolecules, v. 242, p. 15-pg., 2023-06-07. (21/04324-1, 21/07023-2)

DIAS, ISABELLA K. R.; LACERDA, BRUNA K.; ARANTES, VALDEIR. High-yield production of rod-like and spherical nanocellulose by controlled enzymatic hydrolysis of mechanically pretreated cellulose. International Journal of Biological Macromolecules, v. 242, p. 15-pg., 2023-06-07. (21/07023-2, 15/02862-5)

BERTO, GABRIELA L.; MATTOS, BRUNO D.; VELASCO, JOSMAN; ZHAO, BIN; SEGATO, FERNANDO; ROJAS, ORLANDO J.; ARANTES, VALDEIR. Endoglucanase effects on energy consumption in the mechanical fibrillation of cellulose fibers into nanocelluloses. International Journal of Biological Macromolecules, v. 243, p. 9-pg., 2023-06-13. (15/02862-5, 19/22284-7, 21/07023-2, 21/06679-1)

LAS-CASAS, BRUNO; DIAS, ISABELLA K. R.; YUPANQUI-MENDOZA, SERGIO LUIS; PEREIRA, BARBARA; COSTA, GUILHERME R.; ROJAS, ORLANDO J.; ARANTES, VALDEIR. The emergence of hybrid cellulose nanomaterials as promising biomaterials. International Journal of Biological Macromolecules, v. 250, p. 27-pg., 2023-10-01. (21/04324-1, 21/07023-2)