Tratamiento de Quitosana y Xantana mediante plasma frío en oxígeno para optimizar las propiedades mecánicas de sus hidrogeles

Abstract

A pesar de que en la actualidad el uso de los polímeros ha presentado una ligera disminución en su consumo, principalmente como materiales de empaque (bolsas, películas, protectores etc.) existen actualmente investigaciones que tratan de diversificar sus aplicaciones, por ejemplo, una bolsa de polietileno puede ser procesada con materiales degradables para su disposición final. Además, se está concientizando a la población para su reutilización o reciclaje. Analizando estos aspectos y el costo-beneficio, se puede afirmar que el uso de polímeros continuará por varios años y con las investigaciones en curso, su aplicación será tan especializada alcanzando usos en medicina1, en mejora ambiental2, en la industria automotriz3, hasta en el diseño aeroespacial4. Dentro de los polímeros con aplicaciones especiales se encuentran los hidrogeles, que son polímeros que a lo largo de sus cadenas moleculares poseen grupos químicos funcionales que interactúan con el agua, provocando que se hinchen y contengan, sin disolverse, grandes cantidades de la misma. Si el agua contiene un soluto (un ion de metal pesado, un compuesto orgánico o una molécula con propiedades farmacológicas) éste puede interactuar con los mencionados grupos químicos funcionales. Por lo tanto, el uso y tipo de hidrogeles se ha diversificado1,2,3 dependiendo de su finalidad y aplicación. Orozco-Guareño y colaboradores, han usado hidrogeles basados en ácido acrílico/acrilamida para captar iones de metales pesados.4,5 En el trabajo de Santiago-Gutiérrez et. al.5 se aplicaron hidrogeles sintetizados también con ácido acrílico y acrilamida en soluciones acuosas de cobre (Cu+2) captando más de 120 mg del ion/ g de hidrogel. Algunos hidrogeles han sido sintetizados con monómeros que dañan el ambiente, por lo que se tiene como objetivo, que además de la aplicación especial, y que los hidrogeles puedan captar metales pesados, contaminantes e incluso principios activos farmacéuticos, estos puedan ser degradados fácilmente. En 1994 se informó sobre el método donde se preparó un hidrogel por complejación entre quitosana y xantana, siendo polielectrolitos catiónicos y aniónicos respectivamente, y el material resultante fue capaz de retener entre 2 65% y 95% en peso de agua, y fue utilizado para la inmovilización de enzimas,6 Posteriormente a dicha publicación, han surgido una serie de investigaciones encaminadas, entre otras, a revisar su biocompatibilidad in vitro e in vivo además de su biodegradabilidad, efectos tóxicos y productos de degradación, donde indicaban que el polímero quitosana/xantana mostró malas propiedades mecánicas como baja resistencia a la tensión y compresión especialmente en forma de gel.7 Este complejo quitosana/xantana también fue utilizado como potencial vehículo para suministro controlado de fármacos, como la teofilina por ejemplo.8 En otro estudio, se realizó una modificación de las partículas de la xantana por medio de plasma frío en un reactor de descarga de barrera dieléctrica y lecho fluidizado, seguido por deposición de vapor químico para modificar química y físicamente su superficie y con ello se logró incrementar la capacidad de hinchamiento de este hidrogel quitosana/xantana en forma de película en medio ácido.9 Otros investigadores han variado las proporciones de quitosana y xantana, además se le incorporaron aditivos como el glicerol para modificar las propiedades mecánicas para su potencial uso como material de empaque.10 En este trabajo se pretende mejorar la resistencia a la tensión mediante la modificación de los hidrogeles quitosana/xantana usando plasma frío en oxígeno, aire extra seco y helio, en un reactor híbrido de descarga de barrera dieléctrica y lecho fluidizado para alterar la superficie de las partículas sólidas de la quitosana y la xantana. Se utilizará ácido cítrico como entrecruzante y glicerol como plastificante. Lo anterior con la finalidad de modificar la estabilidad y flexibilidad del hidrogel, mejorando las propiedades mecánicas y térmicas del material, para su posible aplicación en la liberación de compuestos activos farmacéuticos.