Firma Institucional
Inicio Proyectos Detalle Proyecto
 Fuente Normal  Fuente Mediana  Fuente Grande

Hidrofilicidad de polímeros nitrogenados y oxigenados con soluciones de sales similares a las de la médula espinal, segunda etapa

Responsable: GUILLERMO JESUS CRUZ CRUZ

Objetivos:

Estudiar la afinidad de polímeros sintetizados por plasma con enlaces nitrogenados y oxigenados terminales con soluciones de sales similares a las de la médula espinal.

Ángulos de contacto entre películas de polipirrol y soluciones biocompatibles

Antecedentes:

Las propiedades fisicoquímicas de los materiales, como composición química e hidrofilicidad, juegan un papel importante en su biocompatibilidad. Las estructuras constituidas principalmente por carboxilos, aminas e hidroxilos han mostrado tener potencial para el crecimiento de células e inmovilizar biomoléculas. Debido a que el cuerpo humano está constituido con aproximadamente 70% de agua, la adaptabilidad de los tejidos con los materiales inicia con la absorción de soluciones en la superficie del biomaterial. También la rugosidad influye al aportar espacios para la retención de soluciones y sitios de anclaje de células. Un número considerable de aplicaciones de los biopolímeros se debe a sus características hidrofílicas y puede ser aumentado al incrementar la capacidad de ionización del material.

Por otro lado, los polímeros tienen un comportamiento aislante pero su conductividad eléctrica se puede incrementar con la adición de átomos o moléculas polarizables en función de la interacción con soluciones iónicas. Las propiedades eléctricas de la superficie pueden promover la regeneración de tejidos en la interfaz debido a la atracción o rechazo de los iones y/o grupos polares entre las células y el material. En muchos casos, durante la síntesis de biomateriales, la combinación de estas propiedades se orienta hacia algún tipo de células específicas. Por ejemplo, para células neuronales donde la comunicación es principalmente por intercambio iónico, la actividad químico-iónica de los materiales es fundamental.

Los intercambios eléctricos que se generan entre biomateriales y células pueden promover su proliferación, lo que hace posible el uso de algunos biopolímeros semiconductores como implantes. Otro aspecto importante es que pueden crearse redes de semiconducción según el tipo de morfología del biopolímero; por ejemplo, en un material entrecruzado y poroso puede presentarse un intercambio electrónico de cargas, que puede ser usado para inmovilizar biomoleculas iónicas.

Con todas las variables en juego, el diseño de biomateriales requiere de muchos estudios, particularmente para incrementar la capacidad de mojado y de interacción eléctrica. En este proyecto se desarrolla la síntesis de polímeros potencialmente biocompatibles, formados por grupos químicos con enlaces nitrogenados y oxigenados terminales usando plasmas de resplandor.

La síntesis por plasma se orienta a la obtención de superficies hidrofílicas en los polímeros, que se estudian a través del ángulo de contacto que se forma entre la superficie de interés y gotas de soluciones de sales con concentración similar a componentes del sistema iónico de los organismos vivos. Con esos datos se pueden calcular las energías en las interfaces entre fluidos y materiales. Los estudios restantes sobre la estructura y propiedades de los materiales se llevan a cabo a través de espectroscopias de fluorescencia, de energía dispersiva (EDS), de fotoelectrones de rayos X (XPS), análisis de difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Las propiedades eléctricas se evalúan midiendo la resistencia eléctrica de los polímeros bajo diferentes condiciones termodinámicas, como temperatura y absorción de las soluciones de prueba.

En esta segunda etapa del proyecto se continúa con el estudio de las principales interacciones que se desarrollan en la interfaz entre polímeros biocompatibles derivados de pirrol, etilenglicol y alilamina, con soluciones iónicas de composición similar a la de los fluidos de la medula espinal. Se estudian también la relación de las variables termodinámicas y eléctricas que influyen preponderantemente en la síntesis de estos polímeros nitrogenados y oxigenados, y la estructura macromolecular de los polímeros en función de sus propiedades eléctricas e hidrofílicas.

Beneficios:

El beneficio principal de este proyecto es sintetizar polímeros potencialmente biocompatibles formados por grupos químicos nitrogenados y/o oxigenados, con capacidad de semiconducción eléctrica con morfología nanoestructurada, que puedan servir como substratos para crecimiento celular para su aplicación en el tratamiento de lesiones por contusión en la médula espinal.

Logros Obtenidos:

En la etapa 1, realizada en 2009, se sintetizaron y analizaron por espectroscopia infrarroja polímeros derivados de hexeno con oxidación parcial y se irradiaron con gammas los polihexenos y polialilaminas sintetizados para estudiar la posible fragmentación molecular. También se sintetizaron y caracterizaron por microscopía electrónica de barrido y análisis elemental, meso- y micro-partículas de polipirrol dopado con yodo, probando su solubilidad con agua. En los resultados del período se publicaron 7 artículos en revistas internacionales [8-14] y obtuvieron el grado de licenciatura 2 estudiantes.

En esta etapa 2 del proyecto se sintetizaron y analizaron películas y polvos de polipirrol y polipirrol con yodo. Los polímeros se irradiaron con gammas para estudiar el cambio en fragmentación molecular y propiedades eléctricas. Se sintetizaron y analizaron por XPS, polietilenglicol con yodo, copolímeros de polipirrol-polietlenglicol-yodo y copolímeros con polialilamina-polietlenglicol-yodo, con el fin de estudiar su composición en la superficie, hidrofilicidad y propiedades eléctricas.

Publicaciones

Artículos publicados en revistas extranjeras:

1. G.J. Cruz, M.G. Olayo, O.G. López, L.M. Gómez, J. Morales, R. Olayo. Nanospherical particles of polypyrrole synthesized and doped by plasma. Polymer, Vol 51, 4314-4318, agosto, 2010.

Artículos publicados en revistas nacionales:

1. Ma. Guadalupe Olayo, Guillermo J. Cruz, Salvador López, Juan Morales, Roberto Olayo. Conductivity and activation energy in polymers synthesized by plasmas of thiophene. Journal of Mexican Chemical Society, Vol 54-1, 18-23, julio, 2010.

Capítulo en libro:

Guillermo J. Cruz, Ma. Guadalupe Olayo, Hermelinda Salgado, Araceli Díaz, Luis Camilo Ríos, Roberto Olayo, Juan Morales, Ana Laura Alvarez, Rodrigo Mondragón, Axayacatl Morales. “Estrategia para el tratamiento de lesiones por sección completa de médula espinal basada en implantes de polímeros sintetizados por plasmas”, capítulo 1 del libro “Contribuciones del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares al avance de la ciencia y tecnología en México”, editado por el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, págs. 11-28, diciembre de 2010.

Trabajos presentados en congresos:

1. F. González, M.G. Olayo, G.J. Cruz, E. Ordoñez, G. García, Synthesis by glow discharge plasmas of titanium oxide nanoparticles using tetra titanium propoxide, XII Seminario Latinoamericano de Análisis por Técnicas de Rayos X, poster, Puebla, Pue. Nov, 2010.

2. O.G. López, G.J. Cruz, M.G. Olayo, L.M. Gómez, G. García, Estudio de los efectos de la irradiación gamma sobre polipirrol sintetizado por plasma, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 444-448, Oct, 2010.

3. C. de Jesús, G.J. Cruz, M.G. Olayo, L.M. Gómez, O.G. López, G. García, Recubrimento por plasma de polipirrol sobre substratos metálicos, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 567-571, Oct, 2010.

4. L.M. Gómez, M.G. Olayo, G.J. Cruz, M.P. Morales, E. Colín, J.C, Palacios, Hidrofilicidad de polialilamina y polialilamina dopada con yodo sintetizada por plasma, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 572-576, Oct, 2010.

5. M. González-Torres, G.J. Cruz, M.G. Olayo, L.M. Gómez, O.G. López, C. De Jesús, F. González, Síntesis por plasma de biopolímeros porosos de dimensiones nanométricas, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 577-580, Oct, 2010.

6. E. Pérez-Tejeda, R. Godínez, J. Morales, M.G. Olayo, G.J. Cruz, R. Olayo, Efecto de las películas delgadas de pirrol sobre la actividad eléctrica de células modelo de comportamiento neuronal, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 581-587, Oct, 2010.

7. L. Ávila, J. Austria, M.G. Olayo, G.J. Cruz, J. Morales, R. Olayo, Construcción de andamios por electrohilado modificados con polipirrol por plasma para el crecimiento de células de cartílago, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, Oct, 2010.

8. M. Vásquez, M. Ortega, J. Morales, M.G. Olayo, G.J. Cruz, R. Olayo, Estudio de la estructura de nanopartículas de polipirrol obtenidas por medio de plasma a presión atmosférica, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 214-218, Oct, 2010.

9. J.C. Palacios, L.M. Gómez, M.G. Olayo, G.J. Cruz, Compuestos de películas delgadas de polipirrol-titanio, XXIII Congreso Nacional de la Sociedad Polimérica de México, Tijuana, B.C., Poster, 295-302, Oct, 2010.

Tesis de licenciatura:

Osvaldo Geovanni López Gracia. Interacción de polímeros derivados de pirrol con soluciones biocompatibles. Tesis de licenciatura en Ingeniería Química, ININ-Instituto Tecnológico de Toluca. Graduado el 13 de septiembre de 2010.

Prácticas profesionales:

Carlos de Jesús Gutiérrez, estudiante de Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Toluca, realizó prácticas profesionales con el tema “Recubrimientos por plasma de polipirrol sobre substratos metálicos”, octubre, 2010.

Vinculación:

Área de fisicoquímica de polímeros, Departamento de Física; área de polímeros de la Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa; Departamento de Neuroquímica del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía; Unidad de Investigación Médica en Enfermedades Neurológicas; Hospital de Especialidades, Centro Médico Nacional Siglo XXI del Instituto Mexicano del Seguro Social, y el Proyecto Camina A.C.


Última modificación
31/03/2014 por Tonatiuh Rivero Gutiérrez

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES NUCLEARES - ALGUNOS DERECHOS RESERVADOS © 2014 - POLÍTICAS DE PRIVACIDAD

Carretera México-Toluca s/n, La Marquesa Ocoyoacac, México
C.P. 52750 - Tel. +52(55) 53297200
Comentarios sobre este Sitio de Internet