Publication
Development of cosmetic formulations based on hemicellulose from sugarcane bagasse
| datacite.subject.fos | Ciências Médicas::Biotecnologia Médica | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Pedrosa, Sílvia Marlene Almeida Santos | |
| dc.contributor.advisor | Ribeiro, Alessandra Braga | |
| dc.contributor.advisor | Madureira, Ana Raquel Mendes Ferreira Monteiro | |
| dc.contributor.author | Pires, Raquel Alexandra Alves | |
| dc.date.accessioned | 2022-06-27T09:54:36Z | |
| dc.date.available | 2022-06-27T09:54:36Z | |
| dc.date.issued | 2022-05-25 | |
| dc.date.submitted | 2022-03 | |
| dc.description.abstract | Sugarcane bagasse is one of the major by-product of sugarcane industry and it is mainly composed by a lignocellulosic matrix, generally used to produce chemical products and as a raw material for processes such as energy production and derivatives. Xylan is a predominant linear polymer in the hemicellulose of sugarcane bagasse cell walls. Decreasing the polymerization degree, it is possible to increase the solubility of xylan which, due to its low molecular weight, makes it unsuitable for the production of hydrogels. Hydrogels are widely used in the cosmetic area and represent an excellent option for the incorporation of active cosmetic ingredients. However, xylan characteristics limits its application as a hydrogel, being necessary to make some changes in its matrix to improve its mechanical properties. Crosslinking is a method that help form stronger films and avoids the dissolution of the polymers in aqueous environment. The purpose of this work was the production of a hydrogel based on xylan from sugarcane bagasse, combining crosslinking techniques for cosmetic application, followed by its characterization. Epichlorohydrin and PEGDE crosslinked xylan hydrogels were developed using glycerol as a plasticizer. The FT-IR analysis showed that all hydrogels have the peak between 1040-1050 cm-1 which corresponds to the elongation of the C-O-C bond of xylan. In the xylan hydrogels with glycerol the epichlorohydrin peak was not detected, proven the efficiency of washing step in removing this toxic compound. All hydrogels proved to be non-cytotoxic in cell lines of human keratinocytes, with the highest level of inhibition being 1.83%, according to ISO 10993-5 standard. Rheology tests showed that the hardness is increased by the concentration of glycerol. The morphology of the gels was confirmed by SEM, since hydrogels with plasticizer had a more cohesive structure than those without plasticizer. The swelling test showed that hydrogel maximum water absorption occurred after 3 hours and lasted until 4 days without any degradation. Furthermore, when combined with a surfactant (Tween 40 and 80), hydrogels tend to have a high release capacity of active compounds like curcumin, BSA, resveratrol and hyaluronic acid, with maximum release after 2 hours (hydrogel with curcumin). In sum, hydrogels were successfully developed, showing excellent capacity of absorbing and releasing active compounds, showed good adhesiveness and mechanical properties, which are demanded by cosmetic industry area. However, further work is needed in order to improve the characteristics of the hydrogel and enable its commercialization. | pt_PT |
| dc.description.abstract | O bagaço da cana de açúcar é um dos produtos mais utilizados na indústria da cana de açúcar e é maioritariamente composto por uma matriz lignocelulósica. geralmente utilizada na produção de produtos químicos e como matéria prima para produção de energia e derivados. O xilano é um polímero linear predominante nas paredes da hemicelulose da cana de açúcar. Diminuindo o grau de polimerização é possível aumentar a solubilidade do xilano que, devido ao seu baixo peso molecular, se torna inadequado para a formação de hidrogeis. Os hidrogéis são utilizados na área cosmética e representam uma excelente opção para a incorporação de ingredientes ativos da cosmética. No entanto. as características do xilano limitam a sua aplicação em hidrogeis. sendo necessário proceder a algumas alterações para melhorar as suas propriedades mecânicas. Crosslinking é um método que ajuda na formação de filmes fortes e impede a dissolução do polímero num ambiente aquoso. O objetivo desde trabalho foi a produção de um hidrogel com base em xilano da cana do açúcar. combinando técnicas de crosslinking para a aplicação cosmética. seguida da sua caracterização. Os hidrogeis de xilano reticulados com epicloridrina e PEGDE foram desenvolvidos usando glicerol como plasticizante. A análise de FT-IR mostrou que os hidrogeis têm um pico entre 1040-1050 cm-1 que corresponde ao alongamento da ligação C-O-C do xilano. Nos hidrogéis de xilano com glicerol. o pico característico da epicloridrina não foi detetado. provando a eficiência do processo de lavagem na remoção do composto tóxico. Todos os hidrogéis provaram não ser tóxicos numa linha celular de queratinócitos humanos. com o maior nível de inibição de 1.83%, considerado não significativo segundo a norma ISO-10993-5. Os testes de reologia mostram que a dureza aumenta com a concentração de glicerol. A morfologia dos hidrogéis foi confirmada pelo SEM. visto que os hidrogéis com plasticizante apresentam uma estrutura mais coesa que os sem plasticizante. O teste de swelling mostrou que a máxima absorção de água nos hidrogéis ocorreu após 3 horas. absorvendo até 4 dias sem degradação. Além disso. quando combinados com surfactante (Tween 40 e 80). os hidrogéis tendem para uma maior capacidade de libertação de compostos ativos como a curcumina, BSA. resveratrol e ácido hialurónico, com um máximo de libertação ao fim de 2 horas (hidrogel com curcumina). Em suma, os hidrogéis foram desenvolvidos com sucesso, demonstrando uma excelente capacidade de absorção e libertação de compostos ativos, boa adesividade e propriedades mecânicas, essenciais para a indústria da área cosmética. No entanto, é necessário trabalho futuro para melhorar as características dos hidrogeis e permitir a sua comercialização. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203025318 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.14/37982 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Xylan | pt_PT |
| dc.subject | Hydrogels | pt_PT |
| dc.subject | Sugarcane bagasse | pt_PT |
| dc.subject | Crosslinking | pt_PT |
| dc.subject | Product | pt_PT |
| dc.subject | Biocompatibility | pt_PT |
| dc.subject | Xilano | pt_PT |
| dc.subject | Hidrogéis | pt_PT |
| dc.subject | Bagaço da cana de açúcar | pt_PT |
| dc.subject | Produto | pt_PT |
| dc.subject | Biocompatibilidade | pt_PT |
| dc.title | Development of cosmetic formulations based on hemicellulose from sugarcane bagasse | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | restrictedAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Biomédica | pt_PT |
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