Nanofibrilação de Celulose em Solventes Mistos

• Processo: 25/03946-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Munir Salomao Skaf
• Beneficiário: Vinicius Piccoli
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cellulose in Mixed Solvents | cellulose nanofibrils | Extracellular Matrices | Kirkwood-Buff Integrals | molecular dynamics simulations | Química Teórica Computacional

Resumo

A celulose, o biopolissacarídeo mais abundante do planeta, exibe propriedades mecânicas notáveis devido à sua estrutura hierárquica e extensa rede de ligações de hidrogênio. No entanto, suas fortes interações inter- e intramoleculares dificultam a dissolução, necessitando de sistemas de solventes especializados para uma fibrilação eficaz. Este estudo empregará simulações de dinâmica molecular (MD) para investigar a estrutura de solvatação, a dinâmica e a termodinâmica dos fibrilas de celulose em várias misturas de solventes aquosos. Ao analisar a estrutura de solvatação através das funções de distribuição de distância mínima, e os aspectos termodinâmicos utilizando a teoria de Kirkwood-Buff de soluções, este trabalho visa elucidar os mecanismos moleculares que governam a dissolução da celulose.Uma gama de solventes-incluindo líquidos iônicos, solventes eutéticos profundos e co-solventes orgânicos-será avaliada sistematicamente usando os campos de força CHARMM, GLYCAM e OPLS. Os resultados fornecerão percepções fundamentais sobre as interações solvente-celulose, permitindo a seleção racional de sistemas de solventes eficientes para o processamento da celulose. Este estudo contribui para o objetivo mais amplo de desenvolver estratégias sustentáveis para a fibrilação da celulose, com implicações para materiais bio-baseados e química verde.