Determinación de la energía de activación en hidrogeles poliméricos mediante análisis termogravimétrico

Determination of Activation Energy in Polymeric Hydrogels Using Thermogravimetric Analysis

Se prepararon hidrogeles polielectrolíticos formados por quitosano/xantano (QX) y quitosano/xantano/colágeno (QXC) y se obtuvieron curvas termogravimétricas a diferentes velocidades de calentamiento, con el fin de determinar los parámetros cinéticos mediante el método de Flynn-Wall. La energía de activación calculada fue de 3,44 kJ.mol^-1 (QX ) y 14,84 kJ.mol^-1 (QXC), lo que sugiere interacciones más fuertes en la estructura del hidrogel QXC que en la del hidrogel QX, probablemente debido a la presencia de grupos carboxilo de las moléculas de colágeno.

INTRODUCCIÓN

La energía de activación, Ea, puede determinarse utilizando curvas termogravimétricas a diferentes relaciones de calentamiento[1]. En polímeros, este parámetro se determina generalmente por el método de Flynn-Wall[2] que considera que la energía de activación de un material a una pérdida de masa (conversión) dada es proporcional al coeficiente dβ/d(1/T), en el que se observa una dependencia lineal entre la inversa de la temperatura absoluta a un determinado porcentaje de pérdida de masa, 1/T, en relación con el logaritmo del coeficiente de calentamiento, β, aplicado[3]. El método de Flynn-Wall, que utiliza la termogravimetría isotérmica o relaciones de calentamiento constantes, es uno de los métodos preferidos para determinar la energía de activación de los polímeros, ya que requiere menos tiempo de experimentación. Sin embargo, este método está limitado a descomposiciones simples y para polímeros que obedecen a una cinética de primer orden[4]. 

Los hidrogeles son redes poliméricas tridimensionales que pueden hincharse en medios acuosos y retener una gran cantidad de agua en su estructura[5]. Se están utilizando diversos polímeros hidrófilos para formar hidrogeles en los campos farmacéutico, médico y biotecnológico, en particular para el tratamiento de heridas y como soporte para la liberación controlada de fármacos[6]. 

Los hidrogeles de quitosano y xantano se obtienen por la formación del complejo polielectrolítico por atracción electrostática entre las cargas opuestas presentes en los polisacáridos. Ambos polisacáridos tienen propiedades como ser biocompatibles y biodegradables[7]. La adición de colágeno al hidrogel permite mejorar sus propiedades, por ejemplo en el tratamiento de quemaduras, ya que esta proteína tiene la característica de estimular y promover el crecimiento celular. Uno de los mayores intereses en el uso de hidrogeles está relacionado con el proceso de liberación controlada de fármacos[8].