1.2 SISTEMAS POLIMÉRICOS DERIVADOS DE EUGENOL.
1.2.2 OBTENCIÓN DE POLÍMEROS Y COPOLÍMEROS INSOLUBLES EN MASA, A ALTA CONVERSIÓN.
1.2.2.1.- REACTIVOS.
Para la obtención de estos sistemas poliméricos se usan los siguientes reactivos: Metacrilato de etilo (EMA) (Acros), purificado por destilación a presión reducida con el fin de eliminar el monometil éter de hidroquinona añadido como inhibidor de polimerización.
Metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA) (Aldrich), purificado por destilación a presión reducida con el fin de eliminar el monometil éter de hidroquinona añadido como inhibidor de polimerización.
Metacrilato de eugenilo (EgMA), monómero de síntesis (ver apartado1.1.2). Metacrilato de etoxieugenilo (EEgMA), monómero de síntesis (ver apartado1.1.3). Azobisisobutironitrilo (AIBN) (Fluka) como iniciador radicalario, purificado por recristalización en metanol.
Hexano (SDS), para el lavado de los polímeros, utilizado tal y como lo suministra el proveedor.
1.2.2.2.- REACCIÓN DE POLIMERIZACIÓN.
La obtención de los polímeros poli(metacrilato de etilo), poli(metacrilato de 2- hidroxietilo), poli(metacrilato de eugenilo) y poli(metacrilato de etoxieugenilo) (PEMA, PHEMA, PEgMA y PEEgMA), así como la de los copolímeros p(EMA-co-EgMA), p(EMA-co-EEgMA), p(HEMA-co-EgMA) y p(HEMA-co-EEgMA), se lleva a cabo mediante polimerización radical en masa de los respectivos monómeros EMA, HEMA, y/o EgMA, EEgMA.
Para la síntesis de los copolímeros el intervalo de fracción molar en la alimentación de ambos monómeros es de 0,2 a 0,8. Se preparan las correspondientes mezclas de monómeros en función de la composición, se vierten en recipientes cilíndricos de polipropileno y se añade respectivamente un 1% p/p de AIBN, respecto al peso de ambos monómeros. Se satura el correspondiente medio de reacción con
nitrógeno y se cierra con un tapón. Seguidamente se calientan los recipientes a 70 ºC durante 2 horas para después mantenerlos a 60 ºC durante 46 horas. Una vez alcanzado este tiempo se dejan enfriar, se extraen las muestras que se lavan con hexano bajo agitación durante 24 horas y posteriormente con agua destilada. Finalmente se secan a vacío hasta pesada constante.
1.2.2.3.- CARACTERIZACIÓN DE LOS HOMOPOLÍMEROS Y COPOLÍMEROS. La caracterización de los copolímeros derivados de eugenol sintetizados en masa a alta conversión, se realiza mediante técnicas de Espectroscopía de Infrarrojo con Transformada de Fourier por Reflectancia Atenuada (ATR-FTIR). Para ello se deposita una muestra del correspondiente copolímero sobre la ventana del equipo ejerciendo una presión controlada sobre éste para así asegurar un buen contacto ventana-polímero. El equipo usado para realizar este análisis es un Perkin-Elmer Spectrum One.
La determinación de las propiedades térmicas se realiza según la metodología descrita en el apartado 1.2.1.3.
1.2.2.4.- DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD.
La densidad de los polímeros se determina mediante el método de flotación y determinación picnométrica usando una disolución saturada de nitrato cálcico a 25 ± 0,1 ºC. Para ello se colocan entre cinco y diez fragmentos de película de cada polímero en agua y se adicionan sucesivos volúmenes de una disolución saturada de nitrato cálcico hasta hacer flotar los fragmentos de película. La densidad de la mezcla final, que coincide con la densidad del polímero, se determina mediante pesada en un picnómetro. 1.2.2.5.- DETERMINACIÓN DE LA FRACCIÓN SOLUBLE.
Para el cálculo de la fracción soluble se preparan tres discos de cada uno de los polímeros PEgMA, PEEgMA PHEMA y PEMA así como de los copolímeros p(EMA- co-EgMA), p(EMA-co-EEgMA), p(HEMA-co-EgMA) y p(HEMA-co-EEgMA) obtenidos en masa y se someten a una extracción continua en tolueno caliente mediante un extractor Soxhlet. Tras 48 horas de tratamiento se sacan las muestras de polímero y
se secan a vacío hasta pesada constante. El tanto por ciento de fracción soluble presente en los respectivos sistemas se calcula mediante la ecuación 1.2.
100 ⋅ − = i f i sol P P P F Ec. 1.2
donde Fsol es la fracción soluble presente en el polímero; Pi es el peso inicial de la
muestra; Pf es el peso seco de la muestra tras su tratamiento mediante extracción
Soxhlet.
1.2.2.6.- REOLOGÍA DE SISTEMAS ENTRECRUZADOS.
Los polímeros y copolímeros sintetizados en masa se caracterizan mediante medidas de viscoelasticidad dinámica con un reómetro rotacional de esfuerzo controlado (Gemini, Bohlin Rheology AB, Luna, Sweden), como el que se muestra en la figura 1.1. Se emplea la geometría de platos paralelos (φ = 15 mm) en modo de cizalla, que permite determinar el módulo de almacenamiento G’, el módulo de pérdidas G” y la tangente de pérdidas tan δ, de cada material ensayado.3,4 Las medidas se realizan a 37 ± 1 ºC por triplicado sobre discos de 15 mm de diámetro y 1-2 mm de espesor de los polímeros PEMA, PEgMA, PEEgMA así como de los copolímeros p(EMA-co-EgMA) y p(EMA-co-EEgMA), hinchados hasta el equilibrio en tert-butanol, que se determina gravimétricamente hasta alcanzar pesada constante. Cada muestra se deja equilibrar al menos en el interior del reómetro durante 10 minutos antes de cada medida. Para evitar la evaporación del tert-butanol, la celda que contiene las muestras se cierra con una trampa saturada de disolvente.
A) B)
Figura 1.1 A) Reómetro BOHLIN INSTRUMENTS GEMINI usado para las medidas de
Se realizan dos tipos de experimentos, primero se determina la zona de viscoelasticidad lineal con la ayuda de un barrido de momento de torsión, o barrido de amplitudes. Una vez fijado el momento de torsión se realiza un barrido de frecuencias desde 0,1 hasta 10 Hz en condiciones isotermas.
1.2.2.7.- COMPORTAMIENTO IN VITRO DE LOS COPOLÍMEROS A ALTA
CONVERSIÓN. HUMECTABILIDAD, GRADO DE HIDRATACIÓN Y LIBERACIÓN DE EUGENOL DE LOS POLÍMEROS DERIVADOS DE EUGENOL.
Para la evaluación de la humectabilidad de los distintos copolímeros se realizan medidas del ángulo de contacto sobre la superficie de éstos mediante el método de gota en reposo (Sessile Drop), utilizando un goniómetro G10 (KRÜS). Para ello se utilizan líquidos de naturaleza polar y no polar, de tensión superficial conocida, como son el agua (γL = 72,8 mJ/m2) y el diiodometáno (γL = 51,8 mJ/m2). La cantidad de líquido que
se deposita sobre la superficie es de 5 µl, dosificados con una jeringa conectada a un tornillo micrométrico. Se determina el ángulo de contacto entre las superficies y el líquido correspondiente al menos en 10 zonas de las mismas, calculando posteriormente el valor promedio. La determinación de la tensión superficial se realiza aplicando el método de Owens.5
Con el fin de estudiar el grado de hidratación de estos copolímeros se preparan tres discos de cada uno de los distintos polímeros PEgMA, PEEgMA y de los copolímeros p(EMA-co-EgMA) y p(EMA-co-EEgMA), obtenidos en masa, de 0,5 mm de espesor y se sumergen en una disolución tampón de fosfato, PBS, 0,1M, pH = 7,4 (Sigma). Una vez sumergidos los discos en el medio, se incuban a 37 ºC para simular las condiciones fisiológicas. Se extrae la muestra a distintos tiempos, se seca su superficie cuidadosamente con papel de filtro y se pesa.
El porcentaje del grado de hidratación a cada tiempo se calcula mediante la ecuación 1.3. 100 · S S H P P P H = − Ec. 1.3
donde H es el grado de hidratación; PH es el peso de la muestra hinchada a tiempo t y PS
es el peso inicial de la muestra seca.
Para el ensayo de liberación de eugenol, se preparan discos por triplicado de los polímeros PEgMA, PEEgMA y de los copolímeros p(EMA-co-EgMA) y p(EMA-co- EEgMA) obtenidos en masa, de 0,5 mm de espesor sumergiéndolos en 5 ml de disoluciones tampón de pH de 7 y 10 respectivamente. La correspondiente disolución tampón se mantiene a 37 ºC, renovándose completamente el medio cada 7 días. Cada alícuota de medio extraído se analiza mediante espectroscopía UV-VIS en un equipo Perkin-Elmer Lambda 16. 220 240 260 280 300 320 340 360 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Absorban cia Longitud de onda (nm)
Figura 1.2 Espectro de absorción del eugenol en disolución acuosa de NaOH 0,1M.
La concentración de eugenol liberada al medio se determina por medidas de absorbancia a 294 y 245 nm, donde el eugenol presenta sus máximos de absorción (figura 1.2), aplicando la ecuación de Lambert-Beer (A = ε·l·C, siendo ε el coeficiente de extinción molar, l el camino óptico en cm y C la concentración) y utilizando una recta de calibrado previamente obtenida, a partir de disoluciones de concentración conocida (figura 1.3).
0,00 0,05 0,10 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Abs o rbanc ia Concentración (mg/ml) 294 nm 245 nm
Figura 1.3 Rectas de calibrado para el eugenol obtenidas a 294 nm (r = 0,999) y a 245
nm (r = 0,999).