sisntesis de polielectrolitos

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5.3. Síntesis por reacciones de crecimiento en etapas Las polimerizaciones por crecimiento en etapas se caracterizan por la reacción de al menos un monómero bifuncional, el cual reacciona en pasos independientes para formar intermediarios estables. Contrario al crecimiento en cadena, estos intermediarios poseen una reactividad similar a la de los monómeros de partida, lo cual hace posible la aproximación de que las reacciones elementales son mecanísticamente semejantes. Es importante hacer notar que el crecimiento de la cadena ocurre no solo mediante la adición del monómero; simultáneamente ocurren otras reacciones entre distintas especies (oligómeros con monómero, con otros oligómeros y con cadenas más grandes) que alargan la cadena. Es decir, en la mezcla de reacción coexisten en equilibrio monómeros, oligómeros y polímeros. Las polimerizaciones en etapas ocurren por la reacción de monómeros multifuncionales, cabe decir por la reacción de diferentes monómeros que contienen un solo tipo de grupo funcional (distinto al de los otros) o por la reacción un monómero que contiene grupos funcionales. La formación de polímeros lineales necesita monómeros bifuncionales, de acuerdo a los siguientes planteamientos: n A-A + n B-B --(-A-A-B-B-) n -- n A-B --(-A-B-) n -- Cualquier producto intermediario puede reaccionar con otros o con el monómero. De esta manera ocurren un gran número de reacciones diferentes. Todos los tratamientos cuantitativos están basados en la asunción de que la reactividad de los grupos funcionales al final de la cadena es independiente del largo de ésta. Experimentalmente se ha comprobado que esta aproximación es muy buena para cadenas con grados de polimerización mayores de cinco.

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5.3. Síntesis por reacciones de crecimiento en etapas

Las polimerizaciones por crecimiento en etapas se caracterizan por la reacción de al menos un monómero bifuncional, el cual reacciona en pasos independientes para formar intermediarios estables. Contrario al crecimiento en cadena, estos intermediarios poseen una reactividad similar a la de los monómeros de partida, lo cual hace posible la aproximación de que las reacciones elementales son mecanísticamente semejantes. Es importante hacer notar que el crecimiento de la cadena ocurre no solo mediante la adición del monómero; simultáneamente ocurren otras reacciones entre distintas especies (oligómeros con monómero, con otros oligómeros y con cadenas más grandes) que alargan la cadena. Es decir, en la mezcla de reacción coexisten en equilibrio monómeros, oligómeros y polímeros. Las polimerizaciones en etapas ocurren por la reacción de monómeros multifuncionales, cabe decir por la reacción de diferentes monómeros que contienen un solo tipo de grupo funcional (distinto al de los otros) o por la reacción un monómero que contiene grupos funcionales. La formación de polímeros lineales necesita monómeros bifuncionales, de acuerdo a los siguientes planteamientos:

n A-A + n B-B --(-A-A-B-B-)n--

n A-B --(-A-B-)n--

Cualquier producto intermediario puede reaccionar con otros o con el monómero. De esta manera ocurren un gran número de reacciones diferentes. Todos los tratamientos cuantitativos están basados en la asunción de que la reactividad de los grupos funcionales al final de la cadena es independiente del largo de ésta. Experimentalmente se ha comprobado que esta aproximación es muy buena para cadenas con grados de polimerización mayores de cinco.

La producción de polímeros con masas molares elevadas mediante la polimerización por crecimiento en etapas solo se logra a valores de conversión altos; por ejemplo, para producir macromoléculas lineales con un grado de polimerización de 100 se necesita una conversión de 99%. Esta condición limita la posibilidad de obtener polímeros con masas molares grandes por este mecanismo. La utilización de monómeros con funcionalidad mayor de 2 puede producir cadenas con masas molares mayores aunque las cadenas tendrán ramificaciones y en muchos casos se alcanza el entrecruzamiento.

Normalmente las polimerizaciones en etapas pueden realizarse mediante reacciones de condensación, las cuales suceden con la eliminación de una molécula pequeña volátil que va siendo eliminada continuamente del sistema para desplazar las reacciones de equilibrio hacia los productos. Como ejemplo podemos mencionar la formación de uniones éster y amida en la reacción de grupos carboxílicos con alcoholes y aminas, respectivamente; en ambos casos se desprenden moléculas de agua. Las polimerizaciones en etapas también pueden realizarse por reacciones de poliadición, en las cuales ocurre una adición en

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etapas de monómeros cíclicos o de monómeros que contienen un doble enlace; la reacción que genera el polímero se combina con el movimiento de un átomo de hidrógeno. Otro proceso conocido de este tipo de reacciones es la alquilación en etapas.

Las polimerizaciones por crecimiento en etapas llevan a diferentes equilibrios:

Entre materiales de partida y polímeros:

K = [amida[H2O/[amina[ácido

Entre segmentos de distintas moléculas de polímeros:

P1-CONH-P2 + P3-CONH-P4 P1-CONH-P4 + P3-CONH-P2

Este último tipo de equilibrio lleva a distribuciones de masas molares con baja polidispersidad.

La propagación de la cadena es a menudo acompañada por reacciones de ciclización; en el caso de monómeros del tipo A-B es posible la ciclización intramolecular. La generación de oligómeros cíclicos en la policaprolactona es bien conocido.

5.3.1. Obtención de PE por poliadición y policondensación:

Los materiales poliméricos de amonio cuaternario, que contienen nitrógeno en la cadenas, han sido conocidos desde hace unos 60 años, desde que Marcel y colaboradores reportaron la autocondensación de la -bromoalquil-dietil amina para producir un PE catiínoco lineal. Estos materiales son conocidos en la actualidad como ionénos. Pueden ser sintetizados por (a) la reacción de Menshutkin entre una amina diterciaria y un dihaluro o por (b) la reacción de un amino alquil haluro consigo mismo para formar PE cuaternarios lineales (figura 14).

Figura 5.11: Síntesis de ionenos por la poliadición de aminas y haluros de alquilo.

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La reacción de dihaloalcanos y aminoalcanos diterciarios se ha estudiado ampliamente, consiguiéndose que no se forman polímeros cuando x e y son menores de 3. Cuando x e y son mayores se pueden obtener polímeros con masas molares de alrededor de 40.000 g/mol. Una de las masas molares más altas ha sido obtenida con el ioneno 3,4 (N,N,N´,N´-tetrametil-1,3-propanodiamina con 1,4-dibromo-butano). Resultado similares se han obtenido con el ioneno 3,3, aunque este produce un polímero con una mayor densidad de carga.

Las propiedades de los ionénos sólidos varía ampliamente, dependiendo éstas en mayor grado de la densidad de carga. Los que poseen mayor densidad de carga muestran interacciones iónicasan fuertes como la de las sales orgánicas de bajo peso molecular, pudiéndose incluso obtener cristales simples a partir de ellos. Por el contrario, los ionenos con baja densidad de carga muestran el comportamiento más vítreo de los polímeros orgánicos.

La reacción de epiclorhidrina con aminas secundarias bifuncionales lleva a la formación de PE catiónicos lineales con el nitrógeno cuaternizado en la cadena también. Una reacción importante ocurre con la dimetilamina (figura 15). La reacción primero ocurre en primer lugar por apertura del anillo epoxídico por la amina, seguido por el paso de polimerización del amino haluro formado.

Figura 5.12: Poliadición de dimetilamina y epiclorhidrina

La polimerización técnica se realiza en dos etapas:

Se añade la amina, a una temperatura cercana a los 20 ºC, a la epiclorhidrina en cantidad estequiométrica.

Se incrementa la temperatura entre 50 y 70 ºC y se realiza la polimerización en esas condiciones.

Los polímeros que se obtienen tienen una masa molar promedio en número (Mn) de alrededor de 10.000 g/mol

También se pueden generar ionénos mediante la PAA de sales cuaternarias adecuadas o betaínas de N-alquilazetidinas. La polimerización en solución de sales de N,N-dialquil

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azetidinio produce ionenos vía la reacción de Menshutkin del intermediario N,N-dialquil-3-halopropilamina (figura 16). Estos polímeros son solubles en solventes orgánicos polares. La PAA en masa de sales de sulfobetaínas de azetidinio produce ionenos zwiteriónicos con grupos colgantes SO3

, los cuales son solubles en medio orgánico pero no en agua.

Figura 5.13: Síntesis de ionénos catiónicos y anfolíticos mediante PAA.

5.4. Síntesis por modificación química de polímeros preformados

La modificación química de polímeros sintéticos puede ocurrir por cualquier reacción clásica de la química orgánica. Sin embargo, es importante puntualizar que la cinética y el mecanismo de estas reacciones pueden diferir grandemente de los encontrados para especies pequeñas. La reactividad de un grupo funcional en un polímero depende de:

La naturaleza de los grupos vecinos,La naturaleza, longitud y conformación de la cadenaLa morfología del polímeroLas condiciones experimentales.

Tomando en consideración que la concentración local de grupos funcionales de una macromolécula es muy alta aún en soluciones diluidas, se hace evidente que los efectos de los grupos vecinos son muy importantes. Las atracciones electrostáticas y las interacciones hidrofóbicas en la hidrólisis de poliésteres y poliamidas son ejemplos representativos de estos efectos. La velocidad de la hidrólisis alcalina para la poliacrilamida disminuye con el aumento del grado de conversión debido al creciente contenido de iones carboxilato, que lleva a un aumento de las repulsiones electrostáticas entre más y más cadenas negativamente cargadas y los iones OH-. Por otra parte, la catálisis ácida para la hidrólisis de ésteres con ácidos sulfónicos es más efectiva cuando el éster o el ácido poli(sulfónico) contienen segmentos hidrofóbicos porque estos

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incrementan la concentración de reactantes pequeños en los dominios del polímero donde hay una alta concentración de iones hidrógeno.

El impedimento estérico juega un rol importante en la modificación de polímeros. Cuando un grupo lateral está muy cercano a la cadena puede estorbar el ataque de los reactivos, particularmente si su volumen es grande. Esto ha sido experimentalmente observado en la hidrólisis catalizada enzimáticamente de grupos ésteres colgantes, donde la velocidad aumenta hasta que la unión éster se separa de la cadena a una distancia suficientemente grande para permitir una buena accesibilidad de los grupos funcionales. La tacticidad es también muy importante; el polimetacrilato de metilo sindiotáctico hidroliza más rápidamente que el isotáctico debido a que el intermediario anhídrido cíclico será formado en la estructura cis de menor energía solo en el caso del polímero isotáctico.

Las reacciones de modificación pueden ser realizados tanto en sistemas homogéneros como en sistemas heterogéneos. A menudo un polímero es soluble en el medio de reacción solo al comienzo pero en la medida que va progresando ésta la solubilidad decrece. En estos casos la accesibilidad de los grupos sin reaccionar va disminuyendo y la velocidad de la reacción de modificación disminuye o se hace cero.

La modificación de polímeros insolubles viene determinada principalmente por su cristalinidad; normalmente solo los grupos funcionales ubicados en las regiones de bajo orden son reactivos. Para favorecer la accesibilidad en otras regiones los polímeros pueden ser hinchados con solventes apropiados. En todos los casos donde la accesibilidad de los grupos funcionales es estorbada por impedimentos estéricos los fenómenos de transporte se hacen importantes y la cinética de los procesos que ocurren es controlada por difusión.

La modificación química de polímeros sintéticos en general incluye reacciones de sustitución, adición, eliminación e isomerización. La síntesis de PE procede principalmente por reacciones de hidrólisis, afinación, cuaternización, sulfonación, apertura de anillos y la reacción de Mannich. Por medio de ellas un gran número de PE han sido obtenidos.

5.4.1. Obtención de PE catiónicos por modificación de polímeros

Se pueden obtener PE catiónicos a partir de la poliacrilamida mediante las siguientes reacciones:

La reacción de Mannich catalizada por bases. La reacción del formaldehído y dimetilamina con poliacrilamida produce un polímero con grupos amina colgantes. El producto es sensible a reacciones de entrecruzamiento derivado de especies que se forman durante la modificación pero se puede estabilizar mediante una nueva modificación: la cuaternización.

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La reacción de la poliacrilamida con aminas conteniendo niotrógenos primarios y terciarios conduce a la formación de poliaminas con grupos colgantes amina terciarios.La reacción de Hoffman sobre la poliacrilamida usando hipoclorito básico produce una polivinilamina.

Además de la poliacrilamida también se ha ensayado el poliacrilonitrilo, el cual fue objeto de las modificaciones observadas en la figura 17. Como puede observarse allí, la reacción con etilendiamina genera la poli(vinilimidazolina) mientras que con la propilendiamina produce la poli(tetrahidropirimidina). Los polímeros se aíslan generalmente como sales de ácidos. La hidrólisis alcalina genera el correspondiente poli(N-amino alquil-acrilamida).

Figura 5.14: Modificación química de poliacrilonitrilo para producir PE catiónicos.

La aminación de compuestos conteniendo cloro ha logrado importancia comercial con el poli (cloruro de vinilbencilo) y con la poli(epiclorhidrina). En ambos casos la reacción con trimetilamina origina PE catiónicos con grupos cuaternarios colgantes.

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Figura 5.15: Aminación de polímeros que contiene cloro.Se han reportado algunas rutas para sintetizar la poli(vinilamina). El único método exitoso es la modificación química del polímero adecuado debido a que el monómero aparentemente no ha podido ser aislado. Entre los polímeros susceptibles de sufrir la modificación mediante una reacción de hidrólisis tenemos la poli(vinilftalimida), la poli(N-vinilacetamida) y la poli(N-vinil-t-butilcarbamato). La reacción de Hoffman de la poliacrilamida también ha sido descrita. La poli(vinilamina) es difícil de aislar debido a su tendencia a atrapar CO2 rápidamente; sin embargo, las sales de ácidos son estables.

El poli(vinil alcohol) reacciona con el cloruro de dimetil-aminoetilo en medio alcalino para producir una poliamina terciaria. La reacción de la epiclorhidrina con la trimetilamina da un reactivo que ha sido ampliamente usado para introducir propiedades catiónicas en polímeros que contienen grupos amino o hidroxilo, vías grupos amonio cuaternario.

Otra vía de preparar PE catiónicos cuaternarios es la alquilación de aminas polímericas. Las condiciones de la cuaternización de polímeros conteniendo grupos amina son similares a aquellas correspondientes a los monómeros. La cuaternuización de la poli(vinil piridina) y sus derivados es probablemente la reacción de policuaternización más estudiada. La constante de velocidad disminuye con el aumento de la conversión y del tamaño del grupo alquilo. La razón parece ser los efectos vecinales controlados por estorbo estérico más que por factores electrostáticos. Una vía alterna para la cuaternización de este polímero es la reacción del átomo de nitrógeno nucleofílico con un doble enlace electrofílico.

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Figura 5.16: Cuaternización de la poli(vinilpiridina) con compuestos insaturados.

5.4.2. Obtención de PE aniónicos por modificación de polímeros

Una vía común, y comercialmente importante, de sintetizar PE que contienen grupos carboxílicos es la hidrólisis de ésteres y amidas polimericos, eliminando así el peligro de manejar directamente los ácidos carboxílicos monoméricos. La hidrólisis de ésteres poliacrílicos es el método alternativo para producir el poli(ácido acrílico). La velocidad de la reacción para la hidrólisis de los polímeros depende del solvente pero es mucho más lenta que la hidrólisis del correspondiente monómero. Dependiendo del material de partida se pueden obtener materiales poliméricos con diferentes tacticidades; la hidrólisis de ésteres sindiotácticos produce sales poliméricas sindiotácticas, por ejemplo, mientras que los poliésteres isotácticos generan sales isotácticas. La figura 20 muestra un esquema sencillo para la hidrólisis para poli(vinilésteres) y poli(vinilamidas) así como también de un polianhídrido.

Figura 5.17: Esquema para la hidrólisis de poli(vinilamidas) y poli(vinilésteres) para formar PE aniónicos.

La hidrólisis del poli(metacrilato de metilo) es la ruta más usada para obtener el ácido poli(metacrílico). La estereoregularidad puede ser controlada por la hidrólisis de los polímeros de partida apropiados. Por ejemplo, se puede obtener poli(ácido metacrílico) por hidrólisis de un poli(anhídrido metacrílico) polimerizado a 40 ºC. Los ácidos poliméricos iso y sindiotácticos han sido obtenidos por la hidrólisis de los ésteres con la configuración apropiada.

Por su parte, la hidrólisis de la poliacrilamida ha sido también extensamente estudiada; la reacción puede realizarse durante o después de la polimerización. La hidrólisis parcial conduce a la formación de copolímeros de archilamida y ácido acrílico, los cuales son usados como poderosos agentes floculantes aniónicos. Es difícil evitar la reacción de hidrólisis durante la síntesis de la poliacrilamida, la cual ocurre en una extensión de 1-2 %, siendo el producto comercial normalmente un copolímero con bajo contenido de unidades de ácido acrílico.La hidrólisis alcalina de la poliacrilamida ocurre en dos etapas distintas y se pueden obtener conversiones completas. En los estadios iniciales (tiempos muy cortos) la velocidad de la reacción es igual a la velocidad de hidrólisis para compuestos modelos de bajo peso molecular; cuando la conversión aumenta la velocidad disminuye debido al efecto vecinal de los grupos carboxílicos que se van formando, los cuales repelen los grupos OH-. Después de 40 % de conversión ocurre un cambio conformacional en las

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cadenas debido a que se alcanza una concentración crítica de cargas, lo cual hace que las cadenas se desenrollen súbitamente. La velocidad de hidrólisis disminuye aún más después de este cambio conformacional, llegando a ser un 10 % de su valor inicial. La hidrólisis ácida de la poliacrilamida bajo condiciones moderadas es lenta pero puede llegar a ser cercanamente completa.

La poli(metacrilamida) resiste la hidrólisis alcalina por encima de 70 % de conversión por la repulsión de los iones OH- por parte de los grupos vecinos al grupo amida que no ha sido hidrolizado, aparte de que dicho grupo amida está menos accesible debido a la formación de un doble puente de hidrógeno intramolecular.

Figura 5.18: Protección del grupo amida durante la hidrólisis de la poli(metacrilamida) por los grupos vecinos.

Con la poli(N-metil-acrilamida) y la poli(N,N-dimetil-acrilamida) se obtuvieron conversiones límites de 55 y 35 %, respectivamente. La poli(N,N-dimetil-metacrilamida) no resulta ser atacada por en condiciones alcalinas diluidas.

La ruta comercial más importante para obtener el poli(ácido estirensulfónico) y sus sales es, probablemente, la reacción de sulfonación del estireno. Sin embargo, a menos que se tengan precauciones especiales, no se pueden usar ni el ácido sulfúrico ni el oleum como agentes sulfonantes directamente debido a que provocan el entrecruzamiento del producto y su consecuente insolubilidad. El uso del trióxido de sulfuro en solventes halogenados de alta pureza produce resultados más satisfactorios, especialmente si la reacción es realizada a bajas temperaturas y bajas concentraciones de los reactantes.

5.4.3. Obtención de PE anfolíticos por modificación de polímeros

Se pueden obtener materiales de este tipo mediante diferentes reacciones, siendo las más comunes las presentadas en la figura. La aminólisis, con exceso de amina, de copolímeros alternantes de anhídrido maléico produce polianfolitos regulares que contienen grupos carboxílicos y grupos amina. La hidrólisis de polímeros cíclicos que contienen enlaces amida en el anillo, los cuales pueden ser preparados fácilmente por ciclopolimerización, produce polianfolitos regulares.

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Figura 5.19: Obtención de polianfolitos por modificación de polímeros.

5.5. Síntesis de polielectrolitos modificados hidrofóbicamente

Los polímeros solubles en agua que contienen grupos hidrofóbicos son capaces de autoorganizarse debido a interacciones hidrofóbicas. Aun cuando sean isotrópicamente solubles, logran una posición intermedia entre PE disueltos homogéneamente y sistemas extensivamente autoorganizados con separación de fases, como por ejemplo las monocapas y vesículas. Entre estas dos situaciones extremas hay una serie de transiciones con diferencias graduales de propiedades.

Los PE con relativamente pocos grupos hidrofóbicos son bien conocidos como agentes espesantes en la recuperación mejorada de petróleo debido a la agregación intermolecular así como también en la mejoría de las propiedades reológicas de fluidos acuosos.

Los PE con un gran número de grupos surfactantes unidos mediante una cadena de polímero son macromoléculas que forman micelas. Estas “micelas polímeros” o “polijabones” tienen baja viscosidad a altas concentraciones (una diferencia notoria con relación a los PE normales) y una alta capacidad de solubilización. La muy baja viscosidad de sus soluciones es atribuida a la agregación intramolecular de los lados hidrofóbicos de las cadenas, con formación de micelas, lo cual les permite mantener un radio hidrodinámico pequeño. Sin embargo, es importante considerar que los PE con un número pequeño de grupos hidrofóbicos (espesantes) forman agregados intermoleculares que incrementan la viscosidad debido a que los grupos cargados presentes en mayor número reducen la interacción hidrofóbica intramolecular.El hecho de que un polímero se comporte como un espesante o como un polijabón depende principalmente de la cantidad y de la longitud de las cadenas hidrofóbicas. Un ejemplo interesante son los productos derivados de la poli(vinil piridina), la cual puede ser cuaternizada para generar un polijabón en aproximadamente un 10 % con cadenas dodecilo o cerca de un 20 % con cadenas octilo. Algunos polijabones son capaces también de formar cristales liquidos liotrópicos en sistemas acuosos.

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La síntesis de PE hidrofóbicamente modificados se puede realizar mediante los siguientes rutas:

La modificación de un macromolécula preformada bien sea mediante la reacción de un polímero hidrofílico con un compuesto hidrofóbico o comenzando con un polímero hidrofóbico para luego introducirle grupos hidrofílicos. Como ejemplo de ambos casos podemos mencionar la cuaternización de la poli(vinil piridina) con cadenas de haluros alquilo largas y la hidrólisis de un copolímero de anhídrido maléico con un compuesto vinílico tipo éter con cadenas alquílicas largas.

La copolimerización de monómeros vinílicos hidrofílicos e hidrofóbicos. El ejemplo típico es la ciclopolimerización de DADMAC y el cloruro de dialil-(n-CnH2n+1)-metil-amonio.

La polimerización de surfactantes que contienen grupos vinilo. Estas síntesis llevan a copolímeros con estructuras químicamente mejor definidas.

La combinación de estructuras poliméricas y surfactantes permite la creación de estructuras nuevas las cuales muchas veces pueden ser cambiadas para mejorar su comportamiento. Entre los parámetros estructurales que se pueden cambiar tenemos: la longitud y ramificación de las cadenas laterales, la naturaleza de la cabeza hidrofílica, la estructura química del polímero y su geometría molecular, la incorporación de espaciadores y su flexibilidad, etc.

APLICACIÓN DE LOS POLIELECTROLITOS

Como floculante:

Los polielectrolitos tanto de origen natural como sintético pueden hacer flocular coloides.

Figura: Polielectrolitos sintéticos usados como floculantes.

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La floculación es la etapa que se produce por la adsorción de los polímeros sobre la superficie de las partículas de modo que le confieren mayor tamaño y peso y favorece su decantación. La floculación tiene relación con los fenómenos de transporte dentro del medio para que las partículas hagan contacto. El producto floculante propicia la formación de puentes químicos entre dos o mas partículas coaguladas, de modo que se forma una estructura tridimensional aleatoria, esponjosa y porosa. Dicha estructura, mediante el crecimiento de partículas coaguladas, terminará por formar un flóculo lo suficientemente grande y pesado como para lograr que sedimente.

Figura: Proceso de floculación.

En la construcción de biosensores (nanotecnología) :

Los avances conseguidos en el campo de la nanotecnología han permitido dar diferentes usos a elementos y compuestos conocidos tiempo atrás, como es el caso de los polielectrolitos aplicados en sensórica. Los polielectrolitos son compuestos con la capacidad de conducir electricidad y de ser solubles en agua. Esta última característica se aprovecha en el diseño de biosensores (sensores creados para monitorizar procesos biológicos) que al combinarse con técnicas propias de la nanotecnología, abren posibilidades sin fin para la detección de compuestos asociados a una reacción o patología específicas.

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Figura: Biosensor.

Los polielectrolitos son utilizados para encapsular agentes activos conocidos como bioreceptores, que actúan como sensor primario y se encuentran en contacto directo con la reacción o proceso de estudio. Ese almacenamiento o inmovilización del receptor, permite incrementar la sensibilidad del biosensor afectando directamente su respuesta. Para el estudio de la información proporcionada por el sensor primario, es necesario un proceso de transducción que convierta la energía asociada al proceso de interés (de naturaleza química generalmente) en una señal eléctrica que pueda ser fácilmente interpretada y procesada utilizando algún sistema electrónico o software.

Para la utilización de los polielectrolitos como método de inmovilización de bioreceptores, se procura crear una especie de encerramiento aprovechando el fenómeno de adsorción (diferente de la absorción), mediante el cual un compuesto atrae y retiene iones de otro compuesto. Esos encerramientos pueden disponerse para crear múltiples compartimientos que atrapan el agente particular, formando una estructura conocida como multicapas de polielectrolitos. Para lograr esas multicapas existen muchas técnicas, entre ellas la técnica LB (Langmuir-Blodgett), la técnica ESA (electrostatic self-assembly) y la técnica LbL (Layer-by-Layer). De las anteriores, la más aplicada e investigada es la técnica LbL, por ser más fácil de utilizar y por permitir controlar el grosor de la estructura de encerramiento: basta saber cuántas capas se han creado, porque cada capa tiene un espesor aproximado de 1 nm.

Los sensores o biosensores creados utilizando la técnica LbL tienen varios campos de aplicación entre los que se destacan la biomedicina, con aplicaciones en detección de compuestos específicos y el diagnóstico de enfermedades (ambos orientados a pruebas de laboratorio); la industria alimenticia con detección de compuestos específicos en procesos industriales particulares y fuera del ámbito biológico, la detección de humedad (en ambientes de humedad baja) y de compuestos volátiles como humo.

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Las aplicaciones de la tecnología de multicapas de polielectrolitos en sensores y biosensores se encuentra en etapa de investigación, por lo cual no hay en el mercado ningún sistema de detección basado en esta. Sin embargo, es un campo de investigación y desarrollo que no debe perderse de vista ya que puede contribuir ampliamente en la detección oportuna de algunas enfermedades o patologías que causan un gran número de muertes o nuevos casos anualmente (entre ellas algunos tipos de cáncer) sin requerir las instalaciones con infraestructura, tecnología y personal altamente especializados, utilizados actualmente para su diagnóstico.