Configuración del QT y CMCNa determinada por microscopía, espectroscopía y simulación molecular: orientada a la electroinducción superficial

Abstract

As part of the great technological impact that polymers have had, biopolymers currently represent a huge scientific interest since they possess unique properties that allow them to be applied in different medical systems. One of the greatest challenges in polymers area is the control of surfaces and the improvement in adhesion phenomena. Thus, this study examines the molecular configuration on the surfaces of two biopolymers, chitosan (QT) and sodium carboxymethylcellulose (CMCNa) to establish molecular interactions and guidelines that determine adhesion properties of surfaces, tending to establish the electroinduction as a surface modification technique. It was carried out spectroscopic and microscopic analysis on films of QT, CMCNa and mixtures QT/CMCNa at different concentrations. The QT and CMCNa are amorphous polymers that have ionic opposite character, infrared spectroscopy studies showed the intermolecular interactions by hydrogen bonds and electrostatic interaction of amino and carboxyl groups present in the mixtures. By microscopy analysis (MFA) the roughness of the films was evaluated, establishing that QT has lower surface roughness by compaction of polymerics chains and increased intermolecular interaction, thus, the disordered conformation of CMCNa brings an increase in roughness mixtures. Molecular simulation was performed, which allowed to understand the behavior that molecules on the surface can present. In the CMCNa was established that the free end chain length is longer, depending on molecular weight. Based on these results, electroinduction were applied and significant surface deformation was observed, analyzed by MFA.

Como parte del gran impacto tecnológico que han tenido los polímeros, en la actualidad los biopolímeros son de gran interés científico ya que poseen propiedades únicas que les permiten ser aplicados en diversos sistemas médicos. Uno de los grandes retos del área de los polímeros es el control de superficies y la mejora en los fenómenos de adhesión. Así, la presente investigación analiza la configuración molecular en las superficies de dos biopolímeros, el quitosano (QT) y la carboximetilcelulosa de sodio (CMCNa), para establecer las interacciones y orientaciones moleculares que determinan las propiedades de adhesión en las superficies, con tendencia a establecer la electroinducción como técnica de modificación superficial. Se realizaron análisis espectroscópicos y microscópicos a películas de QT, CMCNa y mezclas de QT/CMCNa a diferentes concentraciones. El QT y la CMCNa son polímeros amorfos que presentan carácter iónico opuesto, los estudios por espectroscopia infrarroja mostraron las interacciones intermoleculares por puentes de hidrógeno y la interacción electrostática de grupos amino y carboxilo presente en las mezclas. Por técnicas microscópicas (MFA) se evaluó la rugosidad de las muestras; se estableció que el QT tiene menor rugosidad superficial por la compactación de cadenas y mayor interacción intermolecular, de esta manera, la conformación más desordenada de la CMCNa aporta un incremento en la rugosidad de las mezclas. Se realizó simulación molecular que permitió entender el comportamiento que las moléculas pueden presentar sobre la superficie. En la CMCNa se estableció que la longitud de cadenas terminales libres es mayor en función del peso molecular. En base a estos resultados se establecieron las condiciones de electroinducción, método por el cual se observó deformación superficial significativa analizada por MFA.