Síntesis y caracterización de nanogeles termosensibles basados en poli(N-isopropilacrilamida)

M.V MARTINEZ; S. BONGIOVANNI ABEL; C.R RIVAROLA; M.C MIRAS; C.A BARBERO

Cordoba

Encuentro; 3º Encuentro NanoCórdoba; 2014

Materiales basados en poli(NIPAM) y poli(NIPAM-co-2% AMPS) están siendo estudiados como captadores de metales y/o ligandos para su detección como complejos coloreados dentro de la matriz de hidrogel debido a su alta capacidad de absorber y expulsar solución acuosa. La síntesis de nanopartículas basadas en estos materiales tiene como objetivo comprobar si su comportamiento fisicoquímico se conserva al reducir la escala de tamaño y así lograr acelerar la velocidad de respuesta del sistema de retención de metales. Los nanogeles fueron sintetizados por el método de copolimerización por precipitación. La composición molar de los monómeros empleados fue: NIPAM (N-isopropilacrilamida) 96,3%, AMPS (ácido 2-acrilamido-2-metilpropansulfonico) 2,1% y como agente entrecruzante se usó BIS (N,(N`-metilenbisacrilamida)) al 1,6%, resultando una concentración total de monómero de 130 mM en agua. En primer lugar fueron mezclados NIPAM, AMPS y BIS en un volumen final de 10 ml, se desoxigenó con nitrógeno gaseoso y se calentó a 70 °C, agitando por una hora. Posteriormente se añade 1 ml de solución acuosa que contiene 2mM de persulfato de amonio (APS), el cual actúa como iniciador de polimerización. La temperatura, la agitación y el desgazado con nitrógeno gaseoso se mantienen por 4 horas.El tamaño promedio de los nanogeles fueron caracterizados por Dispersión Dinámica de luz (DLS), en medio acuoso a pH=7, a 25 °C (nanopartículas hinchadas) y el diámetro hidrodinámico (Dh) es de 360 nm con un índice de polidispersión de 0.112. Imágenes SEM (microscopía electrónica de barrido) de los nanogeles, indican que las partículas son esféricas y tienen un tamaño aproximado de 172 nm (en estado seco). Adicional a esto, se realizó la caracterización mediante espectroscopía FTIR.Los hidrogeles de PNIPAM y PNIPAM-co-2%AMPS en macro escala son termosensibles y presentan temperaturas de transición de fase (Tp) de 33°C y 37°C, respectivamente. Para evaluar esta propiedad en nanopartículas de PNIPAM-co-2%AMPS, se determinó el Dh de los nanogeles en función de la temperatura, variándola entre 25 y 40 °C, los valores fueron ajustados con una función sigmoidal (Boltzmann) del tipo y = A2 + (A1-A2)/(1+exp((X-Xo)/dX)) cuyos parámetros característicos son A1=363,1; A2=121,3; X0=32,03. Se observa que a medida que aumenta la temperatura del medio, el tamaño de las nanopartículas disminuye bruscamente llegando a 30 °C, y el punto de inflexión del gráfico (Dh vs Temperatura) coincide con la temperatura de transición de fase de PNIPAM (Tp: 32 ºC). Este estudio, confirma que las nanopartículas conservan la termosensibilidad y supone un ordenamiento de monómeros del tipo cascara-corazón, donde cadenas de NIPAM formarían parte del corazón de la nanopartícula y grupos sulfónicos se encontrarían en la superficie estabilizando la partícula. Estos resultados nos permitirá desarrollar sistemas de retención de metales, como Cu+2, Mg+2, Fe+2/+3, con mayor velocidad de repuestas y la posibilidad del crear autoensamblados sobre superficies.