Vesículas obtenidas por una tecnica no tradicional: disolución de fibras anfifilicas electrohiladas

SANCHEZ CERVIÑO, M. CELINA; CORREA, NÉSTOR MARIANO; RIVERO GUADALUPE

Mar del Plata

Congreso; 20° Congreso Internacional de Materiales (SAM-CONAMET 2022); 2022

El electrohilado es un proceso simple de un paso para la preparación de nanofibras, que controla la microestructura secundaria, componentes y composición para adaptar su funcionalidad. En la actualidad, es uno de los métodos más útiles para preparar compuestos a nanoescala. Se han utilizado nanofibras anfifílicas electrohiladas como plantillas que permiten el autoensamblaje molecular de múltiples componentes al disolverse. Así, ha sido posible fabricar nano-objetos in situ, como nanopartículas lipídicas sólidas y liposomas, debido al pre-confinamiento nanométrico de los componentes en las nanofibras [1]. Las vesículas son estructuras supramoleculares esféricas con gran potencial como nanocarriers en sistemas de liberación de agentes activos. En el presente trabajo se exploran, por un lado, los parámetros de procesamiento de electrohilado para la obtención de fibras anfifílicas; y por otro, las vesículas obtenidas in situ a partir de las mismas por disolución en agua. El objetivo principal es correlacionar las características de las vesículas que se forman a partir del arreglo molecular que tiene lugar al disolver micro/nanofibras electrohiladas, con las características morfológicas y composicionales de las fibras precursoras, y los parámetros de procesamiento involucrados. Se utilizaron dos equipos para el electrohilado: YFLOW 2.2.D-350 (YF) y otro equipo construido (EC) en el laboratorio para procesar soluciones de polivinilpirrolidona (Sigma®) (PVP) de 360000 g/mol como polímero hidrofílico (al 10%m/v) y lecitina de soja (Parafarm®) como fuente de fosfolípidos (al 5% m/v). Se optimizaron los parámetros composicionales (que definen la conductividad, viscosidad y tensión superficial del fluido) y de procesamiento (boquilla, flujo, tensión, distancia boquilla-colector). Se evaluaron 3 sistemas de solventes: cloroformo (CL), etanol absoluto (EA) y una mezcla 1:1 (CE) de los solventes. Se ajustaron los parámetros de procesamiento obteniendo valores óptimos para 20 cm, 1 ml/h y 6-7 kV en el YF y 12-15 kV en el EC. Con todas las soluciones de partida se logró generar membranas con integridad estructural. Por último, se probaron además dos variantes al procesamiento con el solvente CE: la agitación previa con homogeneizador de alta velocidad de corte (Ultra-turrax®) a 8000 rpm, y por otro lado, la utilización del accesorio con boquilla coaxial (21G) para obtener una estructura core-shell, con una relación de flujos de 0.3 mL/h de solución de lecitina de soja (interno) y 1 mL/h de solución de PVP (externo) y voltaje de 13 kV conservando la distancia de 20 cm. Los materiales se examinaron por microscopía electrónica de barrido (MEB) y se evidenciaron diferencias morfológicas en las membranas microfibrosas obtenidas. Con el equipo YF y el solvente EA (Fig.1-A) se generaron membranas con fibras totalmente fusionadas y porosidad reducida; utilizando CL (Fig.1-B) se obtuvieron membranas con fibras bien diferenciadas con porosidad interconectada; y con el solvente CE (Fig.1- C) se obtuvieron fibras con forma de cinta un poco fusionadas que redujeron la porosidad de la membrana. La utilización del equipo EC con mayores voltajes mejoró levemente la definición de las fibras con EA (Fig.1 E) y CE (Fig1. G), aunque las membranas mantuvieron su escasa porosidad interconectada para todos los sistemas con etanol. Mientras que las fibras a partir de CL (Fig1. F) tienen mayor tamaño pero menor dispersión. La agitación previa en el sistema CE (Fig1.-D) Permitió la formación de fibras sin irregularidades de menor diámetro, que podría asociarse a una mezcla más íntima y variación de la viscosidad. Las fibras con estructura coaxial (Fig.1-H) no presentaron defectos superficiales y son de menor diámetro que las obtenidas con EC. Se disolvieron las membranas en agua en una relación de 1 mg de membrana en 1 ml de agua y se comprobó la obtención de vesículas a temperatura ambiente a través de ensayos de dispersión de luz dinámica (DLS), y la mantención de sus estructuras y tamaños tras efectuar diluciones en una relación de 1:10, 1:20, 1:40 y 1:50. Sin embargo, al disolver la membrana CE- YF-coaxial, las estructuras formadas modifican su tamaño y polidispersidad, por lo tanto, se infiere que el sistema no forma vesículas. Se analizó la distribución de tamaño, el diámetro hidrodinámico promedio y la polidispersidad (PD) de las vesículas (Tabla 1). Se observó que las fibras fusionadas parcialmente generan vesículas con mayor índice de polisdispersidad (0,4) que las que no (0.25-0.3). A partir del trabajo realizado hasta el momento se concluye que es posible obtener vesículas que se formanin situ a partir de la disolución de membranas electrohiladas anfifílicas a temperatura ambiente; y se aprecia que hay una relación entre tamaño de vesícula y diámetro de fibra: a menores tamaño de fibras se obtienen vesículas más pequeñas. Se observó que, al aumentar la porosidad de las membranas fibrosas, el índice de polidispersidad de las vesículas disminuyó notablemente. Por último, la incorporación de energía mediante una breve agitación reduce el tamaño de la fibra, obteniendo vesículas de menor tamaño. Estos sistemas resultan interesantes para su evaluación posterior como sistemas portadores de agentes activos.