Producción de biopelículas de polihidroxialcanoatos/nanofibras de celulosa modificada y estudio de sus propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de barrera

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dc.contributor.advisorCombariza Montañez, Marianny Yajaira
dc.contributor.advisorSierra Ávila, César Augusto
dc.contributor.authorGamboa Suárez, María Andrea
dc.contributor.evaluatorMéndez Sánchez, Stelia Carolina
dc.contributor.evaluatorRíos Angarita, Fabián Alirio
dc.date.accessioned2024-02-05T21:09:39Z
dc.date.available2024-02-05T21:09:39Z
dc.date.created2024-02-01
dc.date.issued2024-02-01
dc.description.abstractEn esta investigación se realizó una modificación superficial de celulosa bacteriana, inicialmente mediante oxidación vía TEMPO, seguida del acoplamiento de aminas primarias de cadena larga, con el objetivo de facilitar su compatibilización con polihidroxialcanoatos. El contenido de grupos carboxilo posterior a la oxidación fue de 1.53 mmol COOH/g celulosa y un potencial-ζ de -61 mV, que permitió la funcionalización de su superficie, reflejado en el aumento del ángulo de contacto al agua y la disminución de la energía libre superficial, típica de materiales hidrofóbicos. Adicionalmente, mediante espectroscopia FTIR, análisis elemental e imágenes SEM se demostró el respectivo acoplamiento de las aminas a la superficie de la celulosa bacteriana, lo cual llevó a un incremento en el índice de cristalinidad. La celulosa modificada adicionada a polihidroxialcanoatos, el espesor de la película y el solvente utilizado para su producción por solvent casting, influyeron sobre las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de barrera del material. La adición de nanofibras de celulosa amidada de 3 a 5% p/p en PHBComercial permitió un aumento de la resistencia a la tracción, especialmente al emplear dimetilformamida. Estas películas resultaron mayormente homogéneas respecto a las obtenidas con cloroformo, lo cual favoreció las propiedades de barrera a gases. Como resultado, la permeabilidad al vapor de agua disminuyo un 90.2%, en comparación con el PHBComercial sin aditivos, lo que se asocia al aumento de la compatibilidad celulosa:PHA y la creación de regiones altamente impermeables. Así mismo, el aditivo de celulosa aumentó el módulo de Young de las películas, reduciendo su flexibilidad. Por otra parte, las películas de PHB biosintetizado a partir del mucílago de cacao formadas por solvent casting, no exhibieron características físicas (uniformidad, estructura, resistencia) que permitieran su estudio mecánico o de barrera. Por tanto, se recomienda explorar otras opciones de formación de películas con este material, como la extrusión.
dc.description.abstractenglishIn this work, a surface modification of bacterial cellulose was carried out, first by TEMPO oxidation and then by coupling with long chain primary amines, with the aim of facilitating its compatibilization with polyhydroxyalkanoates. The content of carboxylic groups after oxidation was 1.53 mmol COOH/g bacterial cellulose and a ζ-potential of -61 mV, which allowed the functionalization of its surface, reflected in the increase of the contact angle with water and the decrease of the surface free energy, typical of hydrophobic materials. In addition, FTIR spectroscopy, elemental analysis and SEM images demonstrated the corresponding coupling of the amines to the surface of the bacterial cellulose, leading to an increase in the crystallinity index. The modified cellulose additive, film thickness, and the solvent used for solvent casting influenced the physicochemical, mechanical, and barrier properties of the material. The addition of amidated cellulose nanofibers at 3 to 5% w/w to PHBCommercial resulted in increased tensile strength, especially when using dimethylformamide as a solvent. These films were more homogeneous compared to those obtained with chloroform, favoring gas barrier properties. As a result, water vapor permeability decreased by 90.2% compared to PHBCommercial without additives, attributed to increased cellulose:PHA compatibility and the high crystallinity of modified cellulose, creating highly impermeable regions. Moreover, the modified cellulose additive increased the Young's modulus of the films, reducing their flexibility. On the other hand, films of cocoa mucilage-derived PHB formed by solvent casting did not exhibit physical characteristics (uniformity, structure, strength) suitable for mechanical or barrier studies. Therefore, it is recommended to explore other film formation options for this material, such as extrusion.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001886437
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Química
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8250-1025
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15615
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programMaestría en Química
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_16ec
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPolihidroxialcanoatos
dc.subjectModificación de celulosa bacteriana
dc.subjectPelículas biopoliméricas
dc.subjectAditivo
dc.subjectReforzamiento
dc.subject.keywordPolyhydroxyalkanoates
dc.subject.keywordBacterial Cellulose Modification
dc.subject.keywordBiopolymeric Films
dc.subject.keywordAdditive
dc.subject.keywordReinforcement
dc.titleProducción de biopelículas de polihidroxialcanoatos/nanofibras de celulosa modificada y estudio de sus propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de barrera
dc.title.englishProduction of Polyhydroxyalkanoates Biofilms/Modified Cellulose Nanofibers and Study of their Physicochemical, Mechanical and Barrier Properties
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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