Estudio de la capacidad de absorción en hidrogeles semi-interpenetrados de poliacrilamida/poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato)

Study of the absorption capacity in semi-interpenetrating hydrogels of polyacrylamide/poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)

Se sintetizaron hidrogeles semi-interpenetrados (semi-IPN) obtenidos a partir de acrilamida (AAm) y el biopolímero poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (P(HB-co-HV)) de diferente masa molar (Mv). El análisis de la estructura química de los materiales se realizó mediante espectroscopia FT-IR. Los resultados sugirieron la incorporación del P(HB-co-HV) dentro de la red entrecruzada de la poliacrilamida (PAAm), lo que indicó que el hidrogel semi-IPN fue sintetizado. Adicionalmente, se analizaron muestras del gel seco semi-IPN a través de calorimetría diferencial de barrido. Se siguió gravimétricamente el comportamiento de hinchamiento de los hidrogeles en agua y se analizó el efecto de la composición porcentual y del porcentaje de reactivo entrecruzante (N,N’-metilenbisacrilamida, MBAAm) sobre los mecanismos de transporte de agua. Los resultados obtenidos indicaron que los hidrogeles semi-IPN se hinchan menos que el hidrogel de PAAm pura, lo que se atribuyó al carácter hidrófobo del biopolímero incorporado dentro de la red entrecruzada del material. Se calculó el exponente de difusión de los hidrogeles (n) y en todos los casos se obtuvo que n < 0,50. Por tanto, el proceso de difusión es menos Fickiano, lo que significa que la rapidez de penetración del agua es mucho menor que la velocidad de relajación de las cadenas de polímero.

Introducción

Los hidrogeles son materiales poliméricos reticulados capaces de absorber y retener grandes cantidades de agua y fluidos biológicos [1, 2]. Las características físicas y químicas de estos materiales son importantes, ya que determinan la posible aplicación de los mismos. Desde el punto de vista físico, la propiedad más importante que presentan los hidrogeles es su grado de hinchamiento que mide su capacidad de absorción y controla gran número de sus propiedades mecánicas superficiales [3, 4].

Normalmente, el comportamiento de los hidrogeles depende de las condiciones externas a las que están expuestos, por lo que pueden responder a diferentes estímulos externos tales como: cambio de pH, composición del solvente, fuerza iónica, luz,  temperatura,  antígeno,  entre  otros  [5, 6]. La biocompatibilidad es otra de sus características más frecuentes e importantes [7], lo que permite que se puedan utilizar en el campo de la biomedicina, farmacia, biotecnología, agricultura, industrias de alimentos, en la liberación controlada de fármacos, entre otros [1, 8, 9].

En este sentido, los hidrogeles son prometedores en diferentes áreas, como por ejemplo la descontaminación de aguas residuales debido a su capacidad de absorber iones [9-11].  Para  estudiar  su  capacidad  de  remediación  en efluentes industriales, Rojas et al. [11] sintetizaron un hidrogel de poli(acrilamida-co-ácido acrílico) lo cual dio buenos resultados en la absorción de iones Cu²⁺ y Mg²⁺.