Este trabalho propôs a preparação e o estudo de nanomateriais compósitos de goma gelana (GG) dopada com íons Eu3+ e nanocristais de celulose (CNC) com propriedades favoráveis para a obtenção de estruturas tridimensionais por meio da técnica de impressão 3D. A GG é um polissacarídeo natural, resultado da ação de bactérias, que pode ser preparado na forma de gel como um biomaterial versátil e funcional, que se apresenta de duas formas distintas: a acetilada (HAGG) e desacetilada (LAGG), que produzem géis diferentes. Nesta dissertação, os estudos foram conduzidos com ambos os tipos. Devido à lacuna no estudo dessas matrizes associadas aos íons lantanídeos, grupo de elementos conhecidos por suas propriedades luminescentes específicas, as GGs foram dopadas com íons Eu3+, possíveis de serem utilizados como sonda estrutural em análises espectroscópicas. Esse polissacarídeo reticula na presença de cátions pelo mecanismo de gelificação ionotrópica e, por conta disso, os íons Eu3+ alteraram gradativamente as propriedades viscoelásticas dos materiais, o que foi confirmado por estudos de reologia oscilatória. Este efeito foi mais pronunciado na forma LAGG, uma vez que o íon pôde manter gradativamente o comportamento de sua estrutura de gel quando um aumento na temperatura foi aplicado, diferente do observado em amostras não dopadas. O estudo espectroscópico dos filmes obtidos a partir dos géis mostrou uma baixa eficiência na transferência de energia entre as matrizes e o íon, contudo, revelou como a interação do íon Eu3+ com as GGs ocorre. A fim de se intensificar o processo de emissão nos materiais, o ligante β-dicetona TTA (2-tenoiltrifluoroacetona) foi adicionado aos filmes por meio de uma solução de acetona, formando um complexo com o Eu3+ na matriz. Esses resultados mostraram a possibilidade de se obter um material luminescente de alta intensidade de emissão com a GG, além de ter sido realizado um estudo estrutural inédito da matriz. Foi realizado então o reforço mecânico desse material com CNC, domínios cristalinos de fibras celulósicas isoladas por hidrólise ácida, neste caso extraídos de celulose bacteriana. As propriedades espectroscópicas do compósito GG-Eu3+ e CNC também foram exploradas e observou-se os íons sendo sensibilizados por excitação direta na matriz e perfis de emissão concordantes com o Eu3+ em um ambiente de baixa simetria. O estudo com o ligante TTA foi estendido ao compósito, obtendo-se também materiais com emissões intensificadas. A partir das interações com o íon lantanídeo, as propriedades fotônicas dos sistemas estudados se mostraram interessantes e, combinadas às atuais aplicações desses biomateriais, novos sistemas biocompatíveis podem ser desenvolvidos. As características mecânicas que o gel biocompósito apresentou foram favoráveis para a obtenção de estruturas tridimensionais por meio da impressão por extrusão na manufatura aditiva, visando uma aplicação deste material biocompatível na área de engenharia de tecidos.

This work proposed the preparation and study of composite nanomaterials of Eu3+-doped gellan gum (GG) and cellulose nanocrystals (CNC) with favorable properties for obtaining three-dimensional structures through the 3D printing technique. GG is a natural polysaccharide, the result of the action of bacteria, which can be prepared in the form of a gel as a versatile and functional biomaterial, which comes in two different forms: acetylated (HAGG) and deacetylated (LAGG), which produce different gels. In this work, studies were conducted with both types. Due to the gap in the study of these matrices associated with lanthanide ions, a group of elements known for their specific luminescent properties, the GGs were doped with Eu3+ ions, which could be used as a structural probe in spectroscopic analyses. This polysaccharide cross-links in the presence of cations by the ionotropic gelation mechanism and, because of this, the Eu3+ ions gradually changed the viscoelastic properties of the materials, which was confirmed by oscillatory rheology studies. This effect was more pronounced in the LAGG form, since the ion could gradually maintain the behavior of its gel structure when an increase in temperature was applied, unlike that observed in undoped samples. The spectroscopic study of the films obtained from the gels showed a low efficiency in the energy transfer between the matrices and the ion, however, it revealed how the interaction of the Eu3+ ion with the GGs occurs. In order to intensify the emission process in the materials, the ligand β-diketone TTA (2-thenoyltrifluoroacetone) was added to the films through an acetone solution, forming a complex with Eu3+ in the matrix. These results showed the possibility of obtaining a luminescent material with high emission intensity with GG, in addition to having carried out an unprecedented structural study of the matrix. The mechanical reinforcement of this material was then carried out with CNC, crystalline domains of cellulosic fibers isolated by acid hydrolysis, in this case extracted from bacterial cellulose. The spectroscopic properties of the GG-Eu3+ and CNC composite were also explored, and the ions were observed to be sensitized by direct excitation in the matrix and emission profiles concordant with Eu3+ in a low symmetry environment. The study with the TTA ligand was extended to the composite, also obtaining materials with intensified emissions. From the interactions with the lanthanide ion, the photonic properties of the studied systems proved to be interesting and, combined with the current applications of these biomaterials, new biocompatible systems can be developed. The mechanical characteristics that the biocomposite gel presented were favorable for obtaining three-dimensional structures through extrusion printing in additive manufacturing, aiming at an application of this biocompatible material in the area of tissue engineering.