Viscosidad de Brookfield

La viscosidad de una solución al 1% de quitosano en 1 % de ácido acético a 25°C fue de 97.0 ± 2.5 mPas, con un comportamiento Newtoniano en el rango analizado, lo que correspondería a un polímero de bajo peso molecular. Dado que esta medición se llevó a

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cabo sobre el material donado por el Laboratorio de Investigaciones Básicas y Aplicadas en Quitina de la Universidad Nacional del Sur, disponer de este dato resulta útil para el caso que se desee adquirir un quitosano comercial con similares características.

5.8.2. Caracterización de las microesferas de quitosano

5.8.2.1. Análisis de tamaño de partícula

El diámetro promedio y el desvío estándar correspondiente de las microesferas obtenidas para ser empleadas como soporte de inmovilización, se muestra en la Tabla 5.1. Como puede observarse, las microesferas de quitosano, con un diámetro promedio de 1260 μm, resultaron ser las partículas más pequeñas de todas, mostrando diferencias significativas en su tamaño con respecto al de las microesferas modificadas (P<0.05). Por otro lado, aquí puede notarse cuantitativamente la gran diferencia de tamaño entre estas microesferas y las del soporte comercial ODSB (100-300 µm), ya mencionada en la Sección 5.6.

En lo que a las microesferas modificadas se refiere, puede observarse que aquellas obtenidas empleando la mitad del aldehído estequiométrico requerido en la reacción de aminación reductiva (Serie QM0.5), parecieran seguir una tendencia en la que el diámetro se incrementa a medida que aumenta el tiempo de reacción. Sin embargo, este comportamiento no dio lugar a diferencias significativas. Una tendencia similar fue mostrada por las microesferas obtenidas usando la cantidad de aldehído estequiométrica requerida (Serie QM1), no obstante tampoco se encontraron diferencias estadísticas. Por otra parte, las microesferas de la serie QM1 tuvieron un diámetro promedio de partícula más alto que las de la serie QM0.5 (P=0.0593). En consecuencia, puede decirse que se obtuvo un incremento en el tamaño de las partículas debido a la modificación realizada sobre las microesferas, probablemente debido a la incorporación de cadenas carbonadas largas a la estructura original del polisacárido.

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Tabla 5.1.

Denominación de los soportes obtenidos y su diámetro promedio en función de las condiciones de reacción empleadas. Relación monomolar NH2 / Aldehído (AA) (mol/mol) Tiempo de Reacción (ART) (h) Denominación del Soporte Diámetro (μm) 1 : 0 0 Q 1260 ± 100 1 : 0.5 1 QM0.5-1 1525 ± 116 1 : 0.5 1.5 QM0.5-1.5 1534 ± 106 1 : 0.5 2 QM0.5-2 1537 ± 93 1 : 1 0.5 QM1-0.5 1659 ± 103 1 : 1 1 QM1-1 1665 ± 135 1 : 1 1.5 QM1-1.5 1675 ± 104 1 : 1 2 QM1-2 1703 ± 108

Fig. 5.8. Imagen de microesfera obtenida con microscopio óptico, empleada para la determinación del tamaño de partícula.

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138 5.8.2.2. Determinación de área BET y tamaño de poro

La cuantificación del área total disponible para la adsorción es un parámetro muy empleado en la caracterización de catalizadores químicos. Si bien no es tan común la evaluación de este parámetro en los soportes empleados para preparar biocatalizadores, la información que suministra permitiría realizar las comparaciones pertinentes entre los diferentes soportes preparados y también con ODSB. Adicionalmente, se podría determinar en función del tamaño de los poros del material y el diámetro de la lipasa, si puede darse la inmovilización de la enzima en su interior.

Sin embargo, esta técnica presenta inconvenientes cuando los materiales no tienen grandes áreas superficiales, al requerir de mayor tamaño de muestra para poder realizar las determinaciones. A modo de ejemplo, cuando se emplearon 700 mg de microesferas de QM1-1, la curva de adsorción de N2 reportó valores negativos, sin sentido físico. Esto a su

vez implicaría que los poros son muy pequeños, del orden del error del instrumento (5 Å). Nuevamente es pertinente la comparación con el soporte comercial, el cual posee tamaño de poro entre 100-200 Å.

Considerando que no se disponía de mayor masa de soporte de cada uno de los tipos, las comparaciones deseadas no se pudieron efectuar.

5.8.2.3. Análisis del ángulo de contacto aire-agua

Los valores de ángulo de contacto para las partículas obtenidas se muestran en la Fig. 5.9. El ángulo de contacto para las microesferas de quitosano fue 87º ± 0.6. Este resultado fue consistente con lo reportado en la literatura para el ángulo de contacto de agua con films de quitosano (89º ± 6) (Tangpasuthadol et al., 2003), lo que permitió asegurar que la medición había sido correctamente efectuada y dio validez a los resultados. Tal como se esperaba, todas las microesferas modificadas presentaron mayores ángulos de contacto que las sin modificar, demostrando que su carácter hidrofóbico había sido incrementado. Las microesferas de la serie QM0.5 parecieron seguir una tendencia lineal, donde el ángulo de contacto se acrecentó a medida que el tiempo de reacción con el aldehído (ART) también lo hacía. Un comportamiento similar se observa para las microesferas de la serie QM1, pero con valores más altos para el ángulo de contacto, lo que

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se corresponde con una mayor modificación de la superficie del material. El efecto de ambos parámetros considerados en la reacción de modificación de las microesferas y su interacción resultaron estadísticamente significativos para la modificación del ángulo de contacto (ART y AA con P <0.0001 y ART*AA, P =0.0063).

En otras palabras, la serie estequiométrica QM1 mostró un mayor carácter hidrofóbico que la serie QM0.5, y este carácter aumentó, en ambos casos, cuanto más duró el tiempo de reacción de la aminación reductiva. Esta técnica permitió resaltar la naturaleza hidrofóbica de la superficie del material, independientemente del grado de modificación existente en el interior de la microesfera. De ahí que este análisis fue beneficioso para conocer, luego, la clase de superficie a por la cual las lipasas de Rhizomucor miehei presentan mayor afinidad para la adsorción.

Figura 5.9. Ángulos de contacto (A.C.) agua-aire sobre las microesferas de quitosano: Q (■), Serie QM0.5: (Δ) y Serie QM1: (□). Ver nomenclatura en Tabla 5.1.