Caracterización Reológica y Electrocética de hidrogeles de gelatina y alcohol polivinílico

ANDREA PORCARO Y JULIO A. DEIBER

Buenos Aires

Jornada; VI Jornadas Intrnacionales de Proteínas y Coloides Alimentarios JIPCA VI; 2011

    Los hidrogeles de gelatina adecuadamente formulados y caracterizados son excelentes recursos para la liberación controlada de sustancias bioactivas (proteínas, péptidos, amino ácidos, drogas pequeñas, etc.) en sistemas alimenticios y biológicos. Típicamente se realizan hidrogeles de gelatina utilizando como agente de entrecruzamiento de sus cadenas polipeptídicas una molécula pequeña bifuncional, como por ejemplo el glutaraldehído (GTA). Sin embargo, el GTA que puede quedar absorbido en la red covalente presenta cierto grado de citotoxicidad y debe ser adecuadamente controlado, principalmente en aplicaciones biomédicas y farmacéuticas. Actualmente en la bibliografía se estudian otros agentes de unión covalente tratando de  preservar las características polianfolíticas del hidrogel para lograr un acomplejamiento iónico de las moléculas a liberar. Recientemente se propuso como agente de unión  polifuncional, el alcohol polivinílico (PVA), el cual presenta un rango de peso molecular (70 a 100 kDa) similar al de las cadenas de gelatina. El PVA es un polímero que posee una estructura relativamente simple, donde el monómero presenta un grupo hidroxilo. Este grupo es el que reacciona con los  carboxilos de los residuos de ácido glutámico y ácido aspártico presentes en la cadena polipeptídica mediante un proceso de esterificación formando uniones covalentes.     En este trabajo se estudian hidrogeles de gelatina-PVA con diferentes características fisicoquímicas y mecánicas, las cuales se obtienen mediante la variación de las concentraciones de estos componentes. Los hidrogeles fueron caracterizados mediante ensayos reométricos de extensión y de hidratación de red. Los resultados obtenidos permitieron determinar propiedades y escalas características de la microestructura del hidrogel, tales como modulo elástico, peso molecular promedio entre enlaces covalentes,  tamaño de malla promedio de red, hidratación relativa, carga eléctrica neta de red para pH y fuerzas iónicas de solventes acuosos formulados, etc. Se observa que las propiedades de estas membranas son muy variadas dependiendo de la relación másica PVA/gelatina; por ejemplo, partiendo de iguales concentraciones de gelatina y PVA se obtuvieron hidrogeles con alta capacidad de absorción de agua y bajo módulo elástico. Por el contrario, a medida que se aumenta la concentración de PVA en relación a la de gelatina, las características del hidrogel cambian sustancialmente, presentando una baja capacidad de absorción de agua y un módulo elástico relativamente más alto. A su vez, mediante la reometría de extensión simple, se visualizó como incide el aumento de la concentración de PVA en la curva tensión-deformación. Esta relación se analiza considerando diferentes comportamientos asintóticos que se pueden describir en el marco de los modelos reológicos hiperelásticos de Mooney y BST, principalmente en lo que se refiere a la respuesta no lineal a deformaciones intermedias. Incrementando la concentración de PVA se obtienen hidrogeles con tenacidad relativamente alta.