Efecto de la composición del polímero termosensible

La incorporación de un monómero hidrofóbico a la cadena lateral del polímero termosensible injertado al alginato tiene un efecto directo en las temperaturas de transición del copolímero final. La respuesta viscoelástica de las soluciones del COP-C (alginato-g-P(NIPAAm-co-NTBAAm)) frente a la temperatura presentan una marcada diferencia respecto a la respuesta de los copolímeros que poseen PNIPAAm (COP-L y COP-H). En la Figura 5.20 se presenta las propiedades viscoelásticas (G´ y G´´) de una solución al 10 %m/m de COP-C en función de la temperatura.

0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 G ´, G ´´ ( P a) T (°C)

Figura 5.20. Propiedades viscoelásticas de una solución acuosa del copolímero COP-C al 10 %m/m a 0,1 Hz y 0,38 Pa. Símbolos: () G´ y () G´´.

Para una misma concentración y considerando que el COP-C y el COP-H tienen masas molares similares, las propiedades viscoelásticas de la solución de COP-C presentó valores de módulos G´ y G´´ tres veces menores que los observados para la solución del COP-H. Por otra parte, la asociación de las cadenas en la solución del COP-C ocurre a menores temperaturas, Tas es casi 10 °C menor que la Tas del COP-H.

Esto se debe a que las interacciones entre grupos hidrofóbicos se ven favorecidas por la incorporación del monómero hidrófobo NTBAAm en la cadena. Teniendo en cuenta que la composición de los copolímeros es similar, es evidente que las diferencias observadas se deben a la composición de las cadenas laterales.

113 En la Figura 5.21 se presentan las propiedades viscoelásticas de soluciones al 12 %m/m del COP-C, con y sin agregado de sal, en función de la temperatura. Esta solución con una mayor concentración de copolímero (12 %m/m) presenta un módulo elástico que está por encima del módulo viscoso en todo el intervalo de temperatura. Esto indica que la solución de COP-C presenta un mayor número de entrecruzamientos físicos de que la solución de COP-H, ya que en esta última se observa la transición sol- gel. Por otra parte, un aumento en la fuerza iónica de la solución produce un aumento del módulo elástico y una disminución del módulo viscoso. Esto indica que la red posee una mayor concentración de puntos de entrecruzamientos físicos debido al efecto de “apantallamiento” que produce la sal favoreciendo la formación de los agregados por interacción de los grupos hidrófobos.

0 10 20 30 40 50 60 50 100 150 200 G ´, G ´´ ( P a) T (°C)

Figura 5.21. Propiedades viscoelásticas de soluciones al 12 %m/m del copolímero COP-C a 0,1 Hz y 0,38 Pa. Símbolos: (,) G´ y G´´, 0 M Na2SO4, (,) G´ y G´´, 0,1 M Na2SO4.

114

5.7 Conclusiones

Se sintetizaron de tres polímeros termosensibles, dos PNIPAAm con distintas masas molares, 4.400 y 16.300 g/mol, y un copolímero P(NIPAAm-co-NTBAAm) de masa molar 11.500 g/mol. Los tres polímeros se obtuvieron por una reacción de telomerización, mediante la cual se obtuvieron macromoléculas con un grupo amino en el extremo de cadena. Este grupo amino terminal permitió el posterior injerto de los mismos al alginato, mediante una sencilla reacción de condensación con los grupos carboxílicos del polisacárido.

La caracterización molecular permitió corroborar el éxito de las reacciones llevadas a cabo, así como también estimar la longitud de las cadenas de los polímeros termosensibles que serían posteriormente injertadas al alginato, verificar la termosensibilidad de los materiales obtenidos, estudiando su dependencia con la masa molar, la concentración y la composición estructural.

Las conclusiones de éste capítulo se detallan a continuación:

 En las telomerizaciones, la cantidad de AET agregada produce un efecto directo sobre la longitud de cadena obtenida en los materiales finales.

 Las reacciones de injerto por condensación dan lugar a productos cuya composición es muy similar a la composición inicial de la mezcla de reacción. Como pudo comprobarse a partir de los resultados obtenidos a partir de 1H-RMN y TGA.

 Del comportamiento de estos materiales frente a cambios en la temperatura se concluye que:

o Por medio de reología se corroboraron los resultados obtenidos por las mediciones de punto de nube, referidos al efecto del largo y la composición de las cadenas laterales y de la concentración de las soluciones sobre la LCST de cada copolímero.

o La concentración de las soluciones tiene un efecto marcado en la Tas para

polímeros de masa molar inferior a 5.104. Tal que, para mayores concentraciones la Tas se presenta a valores inferiores.

o El aumento de la longitud de cadena implicó una disminución de la Tas. o La composición monomérica del polímero termosensible es un factor clave

en el valor de Tas. La incorporación del monómero de mayor hidrofobicidad,

115

o A temperaturas superiores a la LCST y para ciertas concentraciones, se observó el cruce de los módulos G´ y G´´ correspondiente a la transición sol- gel, reflejando de esta manera, el fenómeno termoasociativo de los copolímeros.

5.8 Referencias

Bokias, G., Mylonas, Y., Staikos, G., Bumbu, G. G., y Vasile, C. (2001).

Macromolecules. 34, 4958–4964.

Boutris, C., Chatzi, E. G., y Kiparissides, C. (1997). Polymer. 38, 2567–2570.

Colby, R. H., Rubinstein, M., y Dobrynin, A. V. (1994). Physical Review Letters. 73, 2776–2779.

Costa, J. M. (2005). Diccionario de Química Física.

Debord, J. D. y Lyon, L. A. (2003). Langmuir. 19, 7662–7664.

Deng, L., Shi, K., Zhang, Y., Wang, H., Zeng, J., Guo, X., Du, Z., y Zhang, B. (2008).

Journal of Colloid and Interface Science. 323, 169–175. Durand, A. y Hourdet, D. (1999). Polymer. 40, 4941–4951.

Durand, A. y Hourdet, D. (2000). Journal of Physical Chemistry. 104, 9371–9377. Eeckman, F., Amighi, K., y Moës, a J. (2001). International Journal of Pharmaceutics. 222, 259–270.

Feil, H., Bae, Y. H., Feijen, J., y Kim, S. W. (1993). Macromolecules. 26, 2496–2500. Fujishige S.; Kubota K.; Ando I. (1989). Journal of Physical Chemistry. 93, 3311–3313. Gibbons, O., Carroll, W. M., Aldabbagh, F., y Yamada, B. (2006). Journal of Polymer Science. 6410–6418.

Gomez, C. G., Rinaudo, M., y Villar, M. A. (2007). Carbohydrate Polymers. 67, 296– 304.

Gupta, N. R., Ghute, P. P., y Badiger, M. V. (2011). Carbohydrate Polymers. 83, 74– 80.

Ju, H. K., Kim, S. Y., y Lee, Y. M. (2001). Polymer. 42, 6851–6857.

Kaneko, Y., Nakamura, S., Sakai, K., Kikuchi, A., Aoyagi, T., Sakurai, Y., y Okano, T. (1998). Polymer Gels and Networks. 6, 333–345.

116 Karakasyan, C., Lack, S., Brunel, F., Maingault, P., y Hourdet, D. (2008).

Biomacromolecules. 9, 2419–2429.

Kim, J. H., Lee, S. B., Kim, S. J., y Lee, Y. M. (2002). Polymer. 43, 7549–7558.

De Moura, M. R., Aouada, F. A., Guilherme, M. R., Radovanovic, E., Rubira, A. F., y Muniz, E. C. (2006). Polymer Testing. 25, 961–969.

Otake, K., Inomata, H., Konno, M., y Saito, S. (1990). Macromolecules. 23, 283–289. Ozturk, V. y Okay, O. (2002). Polymer. 43, 5017–5026.

Pamies, R., Zhu, K., Kjøniksen, A.-L., y Nyström, B. (2009). Polymer Bulletin. 62, 487–502.

Pitsikalis, M., Pispa, S., Mays, J. W., y Hadjichristidis, N. (1998). Advances in Polymer Science, p. 20. Germany: Springer.

Rotta, J., Minatti, E., Nandi, L. G., Guerra, J. P. V. T. A., Barreto, P. L. M., y Vinha, M. V. (2010). XII International Macromolecular Colloquium, pp. 1021–1024.

Salomonsen, T., Jensen, H. M., Larsen, F. H., Steuernagel, S., y Engelsen, S. B. (2009).

Food Hydrocolloids. 23, 1579–1586.

Schild, H. G. (1992). Progress in Polymer Science. 17, 163–249.

Schild, H. G. y Tirrell, D. A. (1990). Journal of Physical Chemistry. 94, 4352–4356. Siqueira, G., Habibi, Y., Bras, J., Goffin, A., Schiltz, N., Duquesne, E., Dubois, P., Laborie, M., Fraschini, C., Prud, R. E., y col. (2010). XII International Macromolecular Colloquium, pp. 91–95.

Vasile, C. y Nita, L. E. (2011). Carbohydrate Polymers. 86, 77–84.

Winter, H. H. y Mours, M. (1997). Advances in Polymer Science. 134, 165–234. Yin, X., Hoffman, A. S., y Stayton, P. S. (2006). Biomacromolecules. 7, 1381–1385. Yoo, M. K., Sung, Y. K., Cho, C. S., y Lee, Y. M. (1997). Polymer. 38, 2759–2765. Zhang, H., Zhong, H., Zhang, L., Chen, S., Zhao, Y., y Zhu, Y. (2009). Carbohydrate Polymers. 77, 785–790.

C

APÍTULO

6

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN

DE HIDROGELES Y LIBERACIÓN

CONTROLADA DE PRINCIPIOS

118

6.1 Introducción

Los hidrogeles son redes poliméricas hidrofílicas tridimensionales capaces de absorber un importante volumen de agua u otro fluido biológico. Los denominados hidrogeles inteligentes, estimulo-sensibles, poseen la capacidad de presentar cambios en su comportamiento de hinchamiento, permeabilidad o en sus propiedades mecánicas en respuesta a un estimulo externo, tal como pequeños cambios en el pH, fuerza iónica o temperatura, entre otros. Estas propiedades, además de su similitud con los tejidos vivos debido a su alto contenido de agua, hacen de los hidrogeles materiales con numerosas aplicaciones, particularmente en el área de la medicina y la industria farmacéutica (Güven y col. 1999; Kim y col. 2002).

La posibilidad de obtener hidrogeles a partir de la síntesis de copolímeros de alginato y N-isopropilacrilamida, se presenta como una propuesta promisoria para generar biomateriales termosensibles. Esta copolimerización involucra la modificación fisicoquímica de un polisacárido de origen natural como es el alginato, el cual proviene de una fuente renovable.

En esta tesis se prepararon hidrogeles por entrecruzamiento con iones calcio de los copolímeros obtenidos por radiación gamma (Capítulo 4) y por síntesis química en base a la reacción de condensación entre PNIPAAm amino terminados y alginato (Capítulo 5). El objetivo principal es evaluar la termosensiblidad de los hidrogeles obtenidos mediante ensayos de hinchamiento a distintas temperaturas y su aplicación como sistemas de liberación controlada de un fármaco modelo.