Desenvolvimento e caracterização de filmes de celulose bacteriana modificados com MXene para aplicações em embalagens de alimentos

dc.contributor.advisor-co1Facure, Murilo Henrique Moreira
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4173216607463824
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0858-0364
dc.contributor.advisor1Azeredo, Henriette Monteiro Cordeiro
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8516223928904348
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9295-4682
dc.contributor.authorMacedo, João Victor Carpinelli
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3398345070584214
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-6177-8770
dc.contributor.refereeFarinas, Cristiane Sanchez
dc.contributor.refereeBarud, Hernane da Silva
dc.contributor.refereeCagnoto, Mirella Romanelli Vicente Bertolo
dc.contributor.refereeNiro, Carolina Madazio
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9933650905615452
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7020467292690112
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6673228798082547
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4946495945164169
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-9985-190X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-9081-2413
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-7490-813X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-3663-9514
dc.date.accessioned2026-10-13T13:14:40Z
dc.date.issued2026-05-08
dc.description.abstractBacterial cellulose (BC) is a polysaccharide that has gained prominence in the development of food packaging materials, helping to reduce dependence on fossil-based materials. Among the various desirable characteristics for such applications are its non-toxicity, biodegradability, potential to be obtained with a high degree of purity, and its three-dimensional nanofibrillar structure, which provides a high surface area and excellent mechanical properties. In this study, BC membranes were modified through impregnation with MXene (titanium carbide Ti₃C₂Tₓ) in order to improve properties such as tensile strength, hydrophobicity, and water permeability, as well as to confer antioxidant activity and ultraviolet (UV) radiation shielding. MXenes are two-dimensional (2D) materials in which layers composed of a transition metal are intercalated with carbon and/or nitrogen layers. These nanomaterials stand out due to their high electrical conductivity, large surface area, surface functional groups, and excellent interaction capability with polymeric matrices. The effect of MXene was evaluated both in the presence and absence of a plasticizer (glycerol), varying the number of membrane immersions in aqueous dispersions. The obtained films were characterized regarding their morphology and their mechanical, optical, and chemical properties. After MXene incorporation, an increase in UV radiation blocking was observed, exceeding 80% in the UVA region and 90% in the UVB and UVC ranges. Furthermore, the use of MXene also resulted in enhanced antioxidant activity and electrical conductivity. Scanning electron microscopy images suggested that MXene incorporation occurred mainly on the surface of the BC membrane, explaining the less significant changes observed in the other analyzed properties. The addition of the plasticizer resulted in a more flexible and translucent material. However, the presence of glycerol made BC more permeable to water, less opaque, and less resistant to high temperatures. Regarding mechanical resistance, the presence of glycerol reduced the tensile strength limit and increased the elongation at break of the membranes. Improvements in tensile and mechanical properties were also observed after MXene incorporation, with a maximum increase in the elastic modulus of approximately 570%.eng
dc.description.resumoA celulose bacteriana (CB) é um polissacarídeo que tem se destacado na composição de embalagens alimentícias, ajudando a reduzir a dependência de materiais de origem fóssil. Dentre as várias características desejáveis para tal aplicação, destaca-se sua atoxicidade, biodegradabilidade, possibilidade de obtenção com elevado grau de pureza, além de possuir uma estrutura tridimensional formada por nanofibras que lhe conferem elevada área superficial e excelentes propriedades mecânicas. Neste trabalho, a modificação de membranas de CB foi realizada a partir de impregnação com MXene (carbeto de titânio Ti3C2Tx), um material 2D composto por um metal de transição e carbono e/ou nitrogênio. Estes nanomateriais se destacam por sua elevada condutividade elétrica, alta área superficial, grupos funcionais superficiais e excelente capacidade de interação com matrizes poliméricas. A ação do MXene foi avaliada na presença e na ausência de plastificante (glicerol), variando o número de imersões da membrana em dispersão aquosas. Os filmes obtidos foram caracterizados quanto à sua morfologia e suas propriedades mecânicas, ópticas e químicas. Após a incorporação do MXene, foi observado um aumento no bloqueio à radiação UV, ultrapassando 80% para a região do UVA e 90% para as faixas UVB e UVC. Além disso, a utilização do MXene também resultou em uma maior ação antioxidante e de condutividade elétrica. As imagens de microscopia de varredura sugerem que a incorporação do MXene ocorreu principalmente na superfície da membrana de CB, justificando mudanças menos significativas em relação às demais propriedades analisadas. A adição do plastificante resultou em um material mais flexível e translúcido e sua associação com MXene assegurou melhor resistência à tração e um aumento máximo no módulo de elasticidade de cerca de 570%.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipId140635/2022-0, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico -CNPq
dc.identifier.citationMACEDO, João Victor Carpinelli. Desenvolvimento e caracterização de filmes de celulose bacteriana modificados com MXene para aplicações em embalagens de alimentos. 2026. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.14289/24832.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24832
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotec
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectCelulose bacterianapor
dc.subjectMXeneeng
dc.subjectEmbalagens de alimentospor
dc.subjectBloqueio de UVpor
dc.subjectBacterial celluloseeng
dc.subjectFood packagingeng
dc.subjectUV blockingeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods11. Cidades e Comunidades Sustentáveis
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.titleDesenvolvimento e caracterização de filmes de celulose bacteriana modificados com MXene para aplicações em embalagens de alimentospor
dc.title.alternativeDevelopment and characterization of MXene-modified bacterial cellulose films for food packaging applicationseng
dc.typeTese

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