Síntesis de materiales nanoestructurados base biopolímeros asistida por disolventes eutécticos profundos (DES)

Abstract

The use of biopolymers for the development of new materials is of great importance due to the physical and chemical properties that they possess and that allow them to be used in various applications. One of the most studied biopolymers at the moment is chitosan (CTS), which is a derivative of chitin (the second most abundant biopolymer), and thanks to its chemical structure it can be used in various areas such as tissues engineering where it is used as a scaffold, as a growth inhibitor of fungi and bacteria, in catalysis as a catalytic support, in remediation as an absorbent of dyes and/or metallic species, etc. Although the study of CTS, both in its physical and chemical characteristics as well as the various applications for its use, is very extensive, the reality is that it is still possible to continue the investigation of this biopolymer, which, although it can be very versatile and can be processed in the form of various materials such as films, hydrogels, sponges and nanofibers, its processing is far from trivial, so alternatives are still being sought that allow obtaining CTS based materials. In the present study, a new methodology in this type of polymers is used, called Evaporation Induced Phase Separation (EIPS), which allows obtaining sponge-like materials either in the form of porous films or monoliths. To carry out this methodology using CTS, the use of Deep Eutectic Solvents (DES) is essential, which function as non-solvent and porogenic agents. The EIPS methodology with the use of DES is a relatively simple, economical methodology (in the sense that the solvents can be reused and that it does not require the use of very sophisticated equipment), versatile and environmentally friendly, in addition to the fact that this work and the publications derived from are the first antecedents of this methodology using DES.

El quitosano (CTS) es uno de los biopolímeros más estudiados para la producción de biomateriales porosos. Su estructura química biodegradabilidad, biocompatibilidad y baja toxicidad permiten su aplicación en diversas áreas, entre ellas la ingeniería de tejidos, donde se usa como andamio celular; como inhibidor del crecimiento de hongos y bacterias; en catálisis como soporte catalítico; en remediación como adsorbente de colorantes y/o especies metálicas, entre muchas otras. El CTS ha sido ampliamente estudiado en relación a sus características fisicoquímicas y formas de procesamiento para diversas aplicaciones, no obstante, es un biopolímero tan versátil que aún es posible explorar nuevas alternativas de procesamiento; ya que, aunque puede ser producido en forma de películas, hidrogeles, esponjas y nanofibras, su procesamiento dista de ser trivial, por lo que se siguen buscando alternativas que permitan obtener materiales porosos basados en CTS con características únicas que puedan contribuir al desarrollo de materiales funcionales. En el presente estudio se aborda una metodología antes no aplicada para el procesamiento de este biopolímero, denominada Separación de Fase Inducida por Evaporación (EIPS). Esta metodología permite la obtención de materiales tipo esponja en forma de películas porosas y monolitos. Para su aplicación, es indispensable el uso de un Disolvente Eutéctico Profundo (DES), el cual funciona como el sistema no disolvente y agente porógeno. Ésta es una técnica simple, económica, versátil y amigable con el medio ambiente, ya que el DES puede ser reutilizado y no se requiere el uso de equipos sofisticados.