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INVESTIGADORES

MONTEJANO Hernan Alfredo

datos académicos

artículos

congresos y reuniones científicas

Título:

Desarrollo de polímeros sintéticos específicos para el secuestro de zearalenona

Autor/es:

JUAN TORRES; C. GLUSKO; C. PREVITALI; H. A. MONTEJANO; C. CHESTA

Lugar:

San Miguel de Tucumán, Argentina

Reunión:

Congreso; XVII Congreso Argentino de Química; 2008

Resumen:

El desarrollo de materiales útiles para el secuestro (o extracción) de contaminantes ambientales es un área de interés tanto desde lo analítico como para aplicaciones agroindustriales. La impresión molecular es una metodología usada para la creación de sitios de reconocimiento selectivos en polímeros sintéticos. Su origen se remonta al concepto llave-cerradura aplicado al funcionamiento de enzimas y formación de anticuerpos. Existen diversas técnicas de impresión molecular, cuyas factibilidades de aplicación dependen de las propiedades moleculares de la molécula a imprimir (target o plantilla) y de las características requeridas del polímero impreso (MIP) resultante. En todos los casos, la fabricación del MIP requiere la copolimerización de una mezcla de la molécula plantilla, monómeros funcionalizados, monómeros de entrecruzamiento y de un solvente capaz de inducir porosidad en el nuevo material sintético. La extracción de la plantilla de los sitios específicos de reconocimiento deja en el polímero cavidades con la forma de la molécula impresa rodeada de un arreglo espacial de grupos funcionales complementarios. Los MIPs así obtenidos tienen la capacidad de reenlazarse específicamente a la plantilla y por lo tanto, son aprovechables en diversas aplicaciones tecnológicas. Entre los contaminantes ambientales de particular interés se encuentran las micotoxinas tales como aflatoxinas, ocratoxina y zearalenona. Las micotoxinas poseen generalmente enlaces vinílicos que las hacen incompatibles con el proceso de copolimerización requerido en la fabricación de los MIPs. En tales casos, la utilización de plantilla emuladora de impresión se hace necesaria. Se describe a continuación una serie de ensayos realizados tendientes a fabricar MIPs que exhiban capacidad y selectividad para secuestrar la molécula (1) la cual es utilizada como plantilla emuladora de la micotoxina zearalenona (2) durante el proceso de impresión. Metodología Todos los reactivos utilizados para las síntesis fueron provistos por Sigma-Aldrich. Los solventes utilizados fueron Sintorgan (HPLC o pro-análisis). Para la iniciación de las polimerizaciones se utilizo un fotoreactor tipo carrusel con cuatro lámparas UV Philips F8T5/BLB (λ=350 nm), 8-W cada una. Los espectros de absorción fueron registrados con un espectrofotómetro Hewlett Packard Diode Array 8452. Síntesis de (1). Se colocaron 0,81 gr (4,9 mmol) de 1,1-carbonildiimidazol, 1,54 gr. (5 mmol) de ácido 2,4-dihidroxibenzoico en 20 ml de DMF anhidra a 40 °C por 1 hora y con agitación. Luego, se agregaron a la mezcla 1,1051 gr. (5,99 mmol) de ciclododecanol y 1,0239 gr. (6,73 mmol) de 1,8-diazobiciclo-[5.4.0]-undec-7-eno y se prosiguió con el calentamiento durante 24 horas con agitación. Posteriormente, se adicionó a la mezcla 20 ml. de agua y 20 ml de CH2Cl2. La fase orgánica fue lavada tres veces con soluciones de NaHCO3 y HCl y finalmente secada con Na2SO4. (1) fue purificado por cromatografía en columna usando sílica como soporte sólido y una mezcla de ciclohexano-acetato de etilo (3:2) como eluyente. (1) fue caracterizado por espectroscopia UV-vis, masas y RMN 1H y 13C. RMN 1H NMR (CDCl3): δ 1.30 (bs, 20H); 1.59 (bs, 2H); 3.80 (m, 1H); 6.26 (d, 1H, J = 2.4 Hz); 6.30 (dd, 1H, J = 2.4; 8.9 Hz); 7.65 (d, 1H, J = 8.9 Hz); 11.10 (s, 2H). 13C NMR (CDC13): δ 20.8; 20.9; 23.1; 23.8; 23.9; 24.1; 24.2; 29.1; 32.4; 73.2; 103.0; 106.2; 107.7; 131.7; 162.2; 163.4; 169.6. Espectroscopia de masas (m/z, %): 320 (3) [M+], 166 (6), 154 (100), 137 (36), 136 (67), 109 (8), 81 (20). ε(λmax) (/L mol−1 cm −1, ACN): 257 nm (4200), 297 nm (1800). Síntesis de MIP y NIP. El polímero de impresión molecular (MIP) se sintetizó disolviendo 97 mg (0,3 mmol) de (1) en 4,5 ml de acetonitrilo, 156 mg (1,2 mmol) de HEMA, 2030 mg (6 mmol) de TRIM y 35 mg (0,14 mmol) de V40 como fotoiniciador. La polimerización de la mezcla fue iniciada fotoquímicamente a temperatura ambiente. La síntesis del polímero no impreso (NIP) se realizo de igual manera sin el agregado de (1). Los polímeros fueron finamente molidos, tamizados y finalmente extraídos en un soxhlet con etanol por 24 hrs. Posteriormente, los polímeros fueron suspendidos en para eliminar del MIP la plantilla emuladora (1). Esta operación fue repetida hasta no encontrar restos de (1) en el extracto. Resultados La determinación de la capacidad y selectiva de absorción en MIP (y NIP) se realizaron a través de ensayos de reenlazado de (1) en acetonitrilo. La concentración de (1) fue variada de 1,5x10-5 M a 1,5x10-3 M. Los experimentos se hicieron colocando 2 ml de las soluciones de (1) en viales manteniendo 10 mg de los polímeros (MIP y NIP) en suspensión (agitando vigorosamente) durante 12 horas. Finalizado este período las suspensiones fueron filtradas (Millipore, 0.45 micras de poro) y la concentración remanente en solución determinada por espectroscopia UV-vis. Los experimentos se realizaron por duplicado en el rango de concentraciones antes mencionado. El mismo ensayo fue repetido modificando el medio a acetonitrilo-agua (4:1 v/v). La figura resume los resultados obtenidos de los ensayos de reenlazado o secuestro de (1). En la misma, se representa la relación de los moles de (1) enlazado por gr de polímero (E) en función de la concentración (1) libre (L). La isoterma de reenlazado se representa en la forma bi-logarítmica de acuerdo al modelo de de Freundlich. Tal cual se observa, el MIP y el NIP son capaces de secuestrar la plantilla emuladora (1) del medio orgánico. Sin embargo, no se encontraron diferencias de selectividad al comparar las eficiencias de secuestro de los polímeros. La modificación del medio con el agregado de un solvente prótico (agua) reduce la capacidad de secuestro sin mejorar la selectividad. Estas evidencias experimentales sugieren que la adsorción de (1) se produce en la superficie de los polímeros y que no existe un libre acceso de (1) a los sitios específicos del MIP. Una alternativa para mejorar dicho acceso y por lo tanto, la selectividad, es crear los sitios en la superficie del MIP. Para ello se están desarrollando nuevos polímeros utilizando la técnica de mini-emulsión. Los polímeros obtenidos por mini-emulsión generarán partículas de tamaño 200-300 nm, cuya superficie (por gramo de polímero) supera ampliamente a la de los polímeros ya estudiados. Conclusiones Se sintetizó una plantilla emuladora de la toxina zearalenona la cual fue utilizada para imprimir un polímero de HEMA/TRIM. Los ensayos de reenlazado demuestran que el polímero es capaz de secuestrar a la plantilla cuando esta disuelta en solventes orgánicos polares. Sin embargo, el MIP no muestra selectividad cuando es comparado con el NIP, por lo que se están desarrollando nuevos materiales que muestren selectividad mejorada.

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