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4/1/2013

La posibilidad de lograr superficies manipulables

El uso de nuevas combinaciones de polímeros conocidos es una manera de producir nuevos materiales. Para ello, resulta especialmente interesante el empleo de polímeros que respondan ante estímulos externos, y ésta ha sido la vía escogida por Leire Ruiz Rubio en la investigación para su tesis doctoral. Ruiz ha investigado las mezclas entre algunos polímeros controlables mediante cambios en las condiciones ambientales (por ejemplo, el pH o la temperatura). Conociendo el comportamiento de estos polímeros se pueden diseñar nuevos materiales con diferentes aplicaciones. “Lo que nosotros hacemos es química básica; es decir, investigamos el comportamiento de estos polímeros en condiciones cada vez más avanzadas, para posteriormente buscar las posibles aplicaciones que se puedan desarrollar sobre la base de estos materiales. De hecho, Ruiz investiga las mezclas de polímeros primero en estado disuelto, y posteriormente sobre una superficie sólida.

El objetivo de la investigación era conocer en qué condiciones se dispersan las cadenas poliméricas y en cuáles permanecen unidas. Tras ello, Ruiz ha indagado cómo se pueden manipular esas condiciones para que el material formado por la mezcla de polímeros pase de ser una capa densa y compacta a ser porosa.

Las mezclas utilizadas en esta investigación se han preparado añadiendo un polímero de cada uno de los dos grupos de polímeros. El primero de los grupos estaba formado por poliácidos, es decir, polímeros donadores de protones (poliácido acrílico y poliácido metacrílico y fenol-polivinilo). El segundo grupo comprende diversas poli-N-Vinilamidas, polímeros capaces de crear puentes de hidrógeno con los protones del primer grupo.

”Hemos investigado la relación entre los polímeros. Esto es, hemos indagado si los polímeros de una mezcla se alejan entre sí, o si ocurre lo contrario y se unen entre sí”. Y por primera vez, se ha investigado esa relación en estado disuelto, ya que el disolvente puede llegar a tener un gran impacto. Las cadenas de polímeros se alejan entre sí cuando muestran una mayor tendencia a unirse con las moléculas del disolvente (comportamiento dispersivo). En cambio, cuando los puentes de hidrógeno que se forman entre los polímeros son más estables que la relación establecida con el disolvente, las cadenas poliméricas muestran una mayor tendencia a permanecer unidas (comportamiento asociativo).

Es difícil el equilibrio, ya que se entablan interacciones de todo tipo. “Ese es el quid de la cuestión”, explica Ruiz. Los poliácidos, por ejemplo, además de interactuar con el disolvente y con otros polímeros, también suelen interactuar consigo mismos, pero ciertas poliamidas muestran preferencia por las uniones con otros polímeros. Lo mismo ocurre dependiendo de la calidad del disolvente. Si el disolvente es de gran calidad, los polímeros tienden a unirse a él”.

La mayoría de los disolventes empleados en esta investigación son alcoholes (metanol, etanol, propanol, etc.) y se ha investigado el efecto producido por el tamaño de sus moléculas. De hecho, el tamaño está estrechamente relacionado con la calidad del disolvente: los alcoholes de moléculas pequeñas son mejores disolventes que los de moléculas grandes.

Posteriormente, Ruiz y sus compañeros reprodujeron sobre las condiciones de una superficie la investigación realizada en una disolución. Querían conocer cómo se comportan estas mezclas de polímeros sobre una superficie. Para ello recubrieron las superficies, de silicio, con una capa de copolímeros y se añadieron varios grupos funcionales. “Se quedan como pelillos” señala Ruiz. Por encima, formando una segunda capa, añadieron las mezclas de polímeros. Estos sistemas son manipulables si se varían, por ejemplo, el pH o la temperatura. Las propiedades químicas y físicas de la superficie cambian, y, al fin y al cabo, la mezcla de polímeros actúa de una manera u otra en consonancia.

“Nosotros hacemos química básica, pero, a fin de cuentas, siempre se tienen en mente sus aplicaciones. Por ejemplo, entre estas capas se pueden introducir fármacos y adherirlos a los pelillos sobre la superficie. El resultado es una especie de sándwich con un interior hecho de fármacos” En este caso, se podría disolver la mezcla de polímeros manipulando el pH o la temperatura y se podrían liberar los fármacos cuando así se quisiera. Así pues, una de las supuestas aplicaciones sería la invención de una cápsula que se abriese cuando así se desease. “Pero todavía queda mucho para eso. Nosotros investigamos lo que ocurre en la disolución, y luego lo que ocurre en un entorno más complejo, como puede ser una superficie. Una vez averiguado esto, se puede dar un paso más”. Pero la aplicación en cápsulas queda todavía lejos. El objetivo de esta tesis es estudiar el comportamiento de algunos polímeros. 

Leire Ruiz Rubio (Bilbao, 1979) es licenciada en Química por la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU. Posteriormente ha realizado su doctorado, también en la UPV/EHU, bajo la dirección de la profesora Maria Teresa Garay Pérez.  Actualmente es investigadora del Departamento de Química Física y profesora de la Facultad de Ciencia y Tecnología.

 

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