Formación y propiedades de espumas macroporosas de quitosano obtenidas a partir de emulsiones altamente concentradas

• Autores: Jonatan Miras Hernández
• Directores de la Tesis: Jordi Esquena Moret (dir. tes.), Carmen González Azón (dir. tes.), Susana Vílchez Maldonado (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José María Gutiérrez González (presid.), Carlos Rodríguez Abreu (secret.), Petar Jovancic (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química macromolecular
      • Polímeros reticulares
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • El principal objetivo de la presente tesis es la obtención de espumas de quitosano mediante la utilización de emulsiones altamente concentradas de tipo aceite en agua (O/W). Para alcanzar dicho objetivo, este trabajo ha requerido la realización de diversas fases: (a) la selección del sistema tensioactivo mediante el estudio del comportamiento fásico, (b) la preparación de emulsiones altamente concentradas de tipo aceite en agua (O/W) en presencia de quitosano en la fase externa, (c) el estudio de la influencia de distintos parámetros en el tamaño de gota de las emulsiones, (d) la obtención y caracterización de las espumas de quitosano estudiando sus propiedades estructurales, (e) la preparación y caracterización de nanofilms de quitosano entrecruzado como sistema modelo para el estudio de la respuesta al pH y (f) el estudio de la posible aplicación de las espumas de quitosano en la eliminación de colorantes. Los tensioactivos seleccionados para la preparación de las emulsiones fueron dos tensiactivos hidrófilos, Synperonic A7 y Pluronic® P123. Ambos tensioactivos se caracterizaron por poseer un variado comportamiento fásico, formando diferentes estructuras tensioactivas. A continuación, las emulsiones se caracterizaron mediante microscopía óptica para estudiar la variación del tamaño de gota en función del tiempo. Así, se determinó su estabilidad y la influencia sobre el tamaño de gota de la incorporación de quitosano, la variación de la concentración de tensioactivo y la velocidad de agitación durante la emulsificación. Dicho estudio se realizó durante 72 h a 40 ºC, condiciones utilizadas posteriormente para la obtención de las espumas de quitosano. La incorporación de quitosano produjo una reducción del tamaño de gota, efecto atribuido al incremento de la viscosidad de la fase continua de las emulsiones, debido al aumento de la cizalla durante la emulsificación. Dicho efecto podría mostrar un valor de diámetro mínimo, como indicaron los resultados con el tensioactivo Pluronic® P123. Este estudio también reflejó que las emulsiones presentaban un leve proceso de coalescencia y maduración de Ostwald, producidos de forma simultánea. La caracterización de estos sistemas mediante reología indicó un aumento importante del módulo elástico (G¿LVR) con la incorporación de quitosano y el incremento de la concentración de tensioactivo que da lugar a estructuras de cristal líquido. El ligero proceso de coalescencia observado, produjo una reducción del módulo elástico en función del tiempo. No obstante, las emulsiones se consideraron suficientemente estables para ser utilizadas en la preparación de espumas de quitosano. El quitosano fue entrecruzado con un reactivo natural, la genipina. La caracterización del proceso de entrecruzamiento mediante reología demostró que éste podía considerarse finalizado a tiempos inferiores a 48 h. Las espumas de quitosano obtenidas presentaban una estructura macroporosa, con poros entre 200 y 500 nm y valores de superficie específica entre 25 y 63 m2/g. Finalmente, se estudió la respuesta al pH de nanofilms de quitosano como sistema modelo. Éstos mostraron respuesta al pH, con hinchamiento a pH ácido y encogimiento a pH básico, los cuales se podrían considerar reversibles. Se aplicaron entonces las espumas de quitosano como sistemas de adsorción de colorantes. La baja capacidad de adsorción presentada (~ 0,03 g colorante/g material) se atribuyó al alto entrecruzamiento de los materiales. La utilización de tensioactivos aceptados por la FDA (Food and Drug Administration), como el Pluronic® P123, junto con una reducción del grado de entrecruzamiento del quitosano para aumentar su capacidad de adsorción, podrían dar lugar a sistemas potencialmente aplicables en diversos sectores como en tratamiento de aguas residuales, industria cosmética, farmacéutica o médica.