Nanohidrogeles

7/23/2019 Nanohidrogeles

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Rev. Tc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 30, N 1, 74- 84, 2007

Hydrogels obtained from acrylamide, maleic acid,acrylic acid and octylmonoitaconate: synthesis,absorbent capacity and pH variations in copper

sulfate solutions

Blan ca Rojas de Gascue1, Marvelis Ramrez

2, Rocelis Aguilera

1,

Augusto Garca1, Jos Luis Prin

1, Jos Lias

2, Carlos Torres

2e Issa Ka time

3

1Instituto de Investigaciones en Biomedicina y Ciencias Aplicadas IIBCA-UDO,

Universidad de Oriente. Apdo. Postal 245, Cerro del Medio, Cuman, Venezuela.2Grupo de Polmeros, Departamento de Qumica, Universidad de Los Andes. Mrida, Venezuela.3Grupo de Nuevos Materiales y Espectroscopa Supramolecular, Universidad del Pas Vasco.

Bilbao, Espaa. [email protected], [email protected]

Abstract

Acrylamide (AAm)/maleic acid (AM), acrylic acid (AAc)/maleic acid (AM) and acrylic acid (AAc)/2 -methylenebutanedioic acid octylesther (MI-8) hydrogels were sinthetysed in presence of amonium persul-fate as initiator and N,N-methylenebisacrylamide as crosslinking agent. The grade of hydrogels swellingwas determined by two test at diferent temperatures: 25 and 37C. The hydrogels swelling also was stud-ied in divalents cations salts solutions, like copper by way of plasma spectroscopy emition. The swelling ofsynthesised hydrogels test shows isothermal that extends asinthotically to the equilibrium. It was demon-strated that the maleic acid content had a direct influence in the swelling properties (an increment of 30%in AM rise the content of water in the hydrogel in 12%). Respect to the copper cations adsorption, we foundthat the concentration decrease in the initial solution after to be in contact with the hydrogels. Moreover,

pH variation was measured allowing understand the reaction mechanism between the hydrogels and me-tallic ions.

Key words: Polymers hydrogels, swelling capacity, absorption, plasma spectroscopy emition.

Hidrogeles obtenidos a partir de acrilamida,cido maleico, cido acrlico y monoitaconato

de octilo: sntesis, capacidad absorbente y variacionesde pH en soluciones de sulfato de cobre

Resumen

Se sintetizaron hidrogeles de acrilamida (AAm)/cido maleico (AM), cido acrlico (AAc)/cido malei-co (AM) y cido acrlico (AAc)/octilster del cido 2-metilenbutanodioico (MI-8) en presencia de persulfatode amonio como iniciador y N,N-metilenbisacrilamida como agente entrecruzante. El grado de hincha-miento de los hidrogeles fue caracterizado en ensayos de absorcin a dos temperaturas: 25 y 37C. Se es-tudi tambin su hinchamiento en soluciones de sales de cationes divalentes, como el cobre mediante latcnica de espectroscopia de emisin de plasma. Durante el estudio de hinchamiento, se encontr que loshidrogeles sintetizados presentaron isotermas que se extienden asintticamente hacia el equilibrio. Secomprob que un aumento en el contenido de cido maleico influye directamente en las propiedades dehinchamiento (un incremento del 30% en AM aumenta el contenido de agua del hidrogel en el equilibrio en

Rev. Tc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 30, No. 1, 2007


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un 12%). Respecto a la captacin de cationes cobre, se encontr que la concentracin disminuy en la so-lucin inicial, despus de haber estado en contacto con los hidrogeles. Adems, se midieron variacionesde pH en las soluciones que permitieron clarificar el mecanismo de reaccin entre los hidrogeles y los io-

nes metlicos.Palabras clave: Polmeros hidrogeles, capacidad de hinchamiento, absorcin, espectroscopia de

emisin de plasma.

Introduccin

El reciente inters en el desarrollo de nue-vos hidrogeles sintticos con propiedades de bio-compatibilidad, permeabilidad e hidrofilia, esuna de las investigaciones de mayor relevanciaen la actualidad [1-4]. Los hidrogeles son polme-ros entrecruzados que tienen la capacidad de ab-

sorber agua o soluciones acuosas y, debido a estapro piedad y a su estructura, tienen una gran di-versidad de aplicaciones, tales como: membra-nas para aplicaciones biomdicas, materialespara procesos de separacin, materiales supe-rabsorbentes y geles sensibles a la temperatura yal pH. Las propiedades fsicas de estos materialesdependen, principalmente, del balance de gruposinicos presentes en el hidrogel, generando inte-racciones atractivas o repulsivas entre sus cade-nas; aunque tambin la fuerza inica del mediodonde se encuentren, y la elas ticidad de la redpolimrica, son factores importantes para su

comportamiento [1].En la sntesis de los hidro geles, se ha re por-

tado la importante funcin del agente entrecru-zante [2-3], el cual da lugar a la estructura reticu-lada del hidro gel al poseer ms de dos gruposreactivos en su estructura, siendo habitualescompuestos tetrafuncionales, y hasta hexafun-cionales [3]. En aos re cientes se han realizadoinvestigaciones sobre la caracterizacin y el gra-do de hinchamiento de hidrogeles preparadospor copolimerizacin va adicin; encontrndoseque los hidrogeles exhiben una combinacin depropiedades nicas en funcin de su composi-cin qumica [4, 5]. Recientemente Katime y Ro-drguez [6], han reportado el hinchamiento de hi-drogeles, obtenidos a partir de cido acrlico ycido itacnico, en soluciones de sales de sulfa-tos, demostrando la potencial capacidad de losmismos para absorber iones metlicos.

El objetivo del presente trabajo, ha sido es-tudiar diversos sistemas hidrogeles polimricosobtenidos al variar la composicin y el tipo de co-

monmero, as como la concentracin de agenteentrecruzante, adems se evaluaron sus propie -dades termodinmicas (hinchamiento). Conjun-tamente se evalu la capacidad de absorcin deiones metlicos en soluciones de sulfato decobre.

Parte Experimental

Mate riales

La acrilamida y el agente entrecruzante(N,N-metilenbisacrilamida) fueron suplidos porRiedel de Han, mientras que el poli(cido acrli-co) y el cido maleico son de Aldrich Chemical. Elcido acrlico fue obtenido de la Ca. Fluka y eliniciador persulfato de amonio fue suministradopor Baker. Para el estudio de absorcin se utilizel sulfato de cobre pentahidratado (Merck).

En la Tabla 1 se pre sentan las estructurasqumicas de los componentes de la polimeriza-

cin: monmeros, iniciador y agente entrecru -zante.

Sntesis de los hidrogeles

Se sintetiz una serie de hidrogeles con loscomonmeros combinados de la siguiente forma:acrilamida (AAm)/cido maleico (AM), cido acr-lico (AAc)/cido maleico (AM) y cido acrlico(AAc)/monoitaconato de octilo (MI-8).

Como agente entrecruzante se utilizN,N-metilenbisacrilamida en diferentes propor-ciones (1-3% con res pecto a la cantidad total demonmeros) y como iniciador persulfato de amo-nio, el cual se mantuvo a una concentracinconstante de 0,5% para todas las composiciones.El disolvente utilizado fue agua destilada. En laTabla 2 se describen las proporciones copolime-rizadas de los monmeros.

Las cantidades correspondientes de acrila-mida, cido maleico, cido acrlico, monoitaco-nato de octilo y agente entrecruzante se disolvie-


Hidrogeles de acrilamida, cido maleico, cido acrlico y monoitaconato de octilo 75


3/11

ron en agua destilada, dentro de un tubo de en sa-yo. Luego, se agreg el iniciador, agitndole hastasu total disolucin; posteriormente se coloc eltubo de ensayo en un bao de aceite a 60C, don-de permaneci por 7 horas hasta la formacin delos geles. Una vez terminada la polimerizacin, elgel se extrajo del tubo de ensayo, se lav con agua

destilada y se cort en forma de pastillas, las cua-les se secaron a temperatura ambiente hasta quealcanzaron masa constante.

Caracterizacin del grado

de hinchamiento

La determinacin del grado de hinchamien-to, se realiz a temperatura constante (25 y 37C)de la siguiente forma: Se pesaron 0,10 g del xe ro -gel, luego, se introdujo la pastilla en un vaso deprecipitados que contena 50 mL de agua destila-da; a intervalos constantes de tiempo se extrajo la

pastilla, se sec cuidadosamente su superficiecon papel de filtro, se pes y se vol vi a colocar enel agua. Este proceso se repiti, sucesivamente,hasta que el hidrogel alcanz el equilibrio; es de-cir, hasta que no se detectaron va riaciones en lamasa con el tiempo. De esta manera, se pudo cal-cular el contenido de agua absorbida por el hi-drogel en funcin del tiempo. Para determinar elerror que ge nera en las medidas del grado de hin-chamiento la aplicacin del mtodo gravimtrico,


76 Rojas de Gascue y col.

Tabla 1Componentes para la polimerizacin de los hidrogeles

Componente Frmula Abreviatura Acrilamida CH2=CH-CONH2 AAm

cido maleico COOHCH=CHCOOH AM

cido acrlico CH2=CH-COOH AAc

Octilster del cido2-metilenbutanodioico(monoitaconato de octilo)

MI-8

Persulfato de amonio (NH4)2S2 O8 PSA

N,N-metilenbisacrilamida MBAAm

Tabla 2Proporciones de los reactivos

copolimerizados

Monmeros Agente entrecruzante (%)

AAm/AM

100/0 3

l90/10 3

80/20 3

70/30 3

60/40 3

AAc/AM

90/10 1

80/20 1

70/30 1

60/40 1

AAc/MI-8

90/10 1

80/20 1

70/30 1

60/40 1AAm/AM: acrilamida/cido maleico.AAc/AM: cido acrlico/cido maleico.AAc/MI-8: cido acrlico /monoitaconato de octilo.

CH2=C

CH2-COO(CH2)7-CH3

CH2

CH C

O

NH CH2NH C

O

CH

CH2


4/11

se midi el grado de hinchamiento en tres pas ti-llas de los hidrogeles AAm/AM, 100/0 sintetiza-dos al 2% de entre cruzante.

Absorcin de iones cobre

Con el fin de medir la cantidad de iones co-bre, que poda absorber cada hidrogel, se coloc,en cada caso, 0,10 g de la pastilla de xerogel en 50mL de una solucin de sulfato de cobre prepara-da a 63,52 ppm, durante 20 horas, con agitacinconstante [6]. Transcurrido el tiempo de agita-cin, se extrajo la pastilla de hidrogel y se midi lacantidad de iones cobre an tes y despus de colo-car el hidrogel en la solucin. La cantidad de io-nes cobre absorbidos fue determinada por espec-

troscopia de emisin a una longitud de onda de213,598 nm, bajo una atmsfera de argn. Estasmedidas se realizaron en un espectrofotmetrode emisin atmica de plasma Perkin-Elmer, mo-delo 400. El procedimiento se repiti para hidro-geles obtenidos con diferentes composiciones demonmeros. Se mi di tambin el pH en la solu-cin antes y despus de estar en contacto con elhidrogel en un pH-metro (Per kin-Elmer), el cualya se haba calibrado con una solucin buffer en-tre 4 y 10.

Resultados y Discusin

Sntesis de los copolmeros

La sntesis de los hidrogeles se realiz me-diante un proceso de copolimerizacin va adi-cin. La copolimerizacin de la acrilamida con elcido maleico, ha sido estudiada en varios traba-jos reportados previamente [7-8]. La polimeriza-cin se inicia con la formacin de especies activasen el monmero, que se producen por radicaleslibres de ox geno, causados por la accin de losiones persulfato [9].

En la etapa de iniciacin el radical, obtenidoa partir de la disociacin del iniciador, reaccionacon las molculas de los monmeros de acrilamida

y/o cido maleico para formar las cadenas activas,mientras que en la etapa de pro pagacin ocurre lapolimerizacin va adicin; donde los monmerosacrilamida y cido maleico se adicionan a la cadenaque se pro paga. Por otra parte, el agente entre cru-zante (N,N-metilenbisacrilamida) es el responsablede generar enlaces covalentes entre l y las macro -molculas que se forman durante la etapa de pro -pagacin. Una de las numerosas posibilidades enque se pueden combinar los tres mo nmeros seilustra en el esquema de la Figura 1. En ella se



CH2 CH

COOHCOOH

CH2 CH

C

NH2

O

CH

HOOC

CH

COOH

CH2 CH

COOHHOOC

CH2 CH CH CH

COOH

C

NH2

O

COOH

CH2 CH

C

NH

CH2

NH

C O

CH2

O

CH

HOOC

CH

COOH

CH

COOH

CH

COOH

CH

COOH

CH2

COOH

n-1 n*

*

n(AM)

C H 2 C H

COOHCOOH

C H 2 C H

C

N H 2

O

C H

HOOC

CH

COOH

C H 2 C H

COOHHOOC

C H 2 C H C H C H

COOH

C

N H 2

O

COOH

C H 2 C H

C

N H

C H 2

NH

C O

C H

O

C H

HOOC

CH

COOH

C H

COOH

CH

COOH

C H

COOH

C H 2

COOH

C H

COOH

C H

COOH

C H

COOH

C H 2

COOH

n-1n

*

n-1*

Figura 1. Esquema de una de las posibles etapas de propagacin durante la polimerizacindel hidrogel a partir de acrilamida, cido maleico y N,N-metilenbisacrilamida.


5/11

muestra como se puede formar la red tridimen-sional durante la etapa de propagacin a partirde la macromolcula que est creciendo.

Grado de hinchamiento

El grado de hinchamiento permite determi-nar el contenido de agua en el equilibrio, ya quecontrola un gran nmero de las propiedades delos hidrogeles, tales como permeabilidad, bio-compatibilidad y las propiedades mecnicas; elmismo se ve afectado por la composicin qumicadel hidrogel y su densidad de entrecruzamiento[10-14].

La cantidad de agua retenida (%mt), en elequilibrio, fue calculado por la siguiente ecua-

cin [3]:

mm m

mtt o(%)

0

100 , (1)

donde moy mtdenotan la masa del hidro gel seco(xerogel) y del hidrogel hmedo, respectivamen-te, en funcin del tiempo.

El tiempo necesario para que los hidrogelesalcancen el equilibrio de hinchamiento dependede la composicin del copolmero y del grado deentrecruzamiento. Es interesante destacar que elerror en las medidas de grado de hinchamientoresulto ser de 0,5% para la data de las masas to-madas en tres pas tillas del hidrogel de poli(acri-lamida). En la Figura 2, pueden observarse lasisotermas de hinchamiento obtenidas a 25C, apartir de los hidrogeles de AAm/AM, sintetizadoscon 1% de agente entrecruzante hasta las 140horas del hidro gel en el agua. Un acercamiento alas curvas en las primeras 5 horas (Figura 2b)muestran dos etapas: en la primera (los primeros30 minutos) la absor cin de agua es acelerada, yaque los hidrogeles tienen un mayor volumen li-bre; a continuacin, una segunda etapa, en la

que la absorcin se hace ms lenta, debido a queel volumen libre disminuye hasta alcanzar elequilibrio termodinmico de hinchamiento (Fi-gura 3). Inicialmente, todas las curvas son simi-lares, pero el tiempo que tardan los diferen tes hi-dro geles en llegar al equilibrio va a ser funcin dela composicin de los monmeros.

En la Figura 2 se puede observar que el hi-drogel con mayor contenido de acrilamida(100/0) exhibi un menor hinchamiento, que

aquellos hidrogeles sintetizados con cido malei-co, lo cual puede deberse a que la molcula deAAm posee una menor cantidad de grupos hidr -filos respecto a la del AM. Sin embargo, a medidaque se fue incrementando la alimentacin de ci-do maleico en la copolimerizacin, este incorporauna mayor cantidad de grupos hidrfilos a las ca-denas del polmero, favoreciendo una mayor inte-raccin del hidro gel con el agua.

En la Figura 3, se muestran las isotermasde hinchamiento de hidrogeles copolimerizados a

partir de AAm/Am, manteniendo fija su alimen-tacin, 70/30, pero variando la concentracindel agente entrecruzante. En ella se aprecia queal incrementar el porcentaje de agente entrecru -zante, los hidrogeles exhiben una marcada re -duccin del hinchamiento en agua.

En la Figura 3 se re fleja el hinchamiento delos hidrogeles a tiempos menores que en la Fi gu-ra 2, pudindose apreciar con mayor claridad



0

20

40

60

80

100

120

-10 40 90 140 190

100/0

80/20

60/40

m(%)

tiempo (h)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5

100/0

80/20

60/40

(a)

(b)

m(%)

tiempo (h)

Figura 2. Isotermas de hinchamientode hidrogeles de AAm/AM a 25C a unaconcentracin de entrecruzante de 1%:(a) A las 136 horas de hinchamiento,

(b) En las primeras 5 horas.


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que las curvas muestran las dos etapas mencio-nadas anteriormente: la primera es mucho msrpida que la segunda. Este es el comportamien-to tpico de estos materiales.

En la Tabla 3 se ilustra la cantidad de aguaabsorbida cuando se vari el tiempo de contactocon el agua, para los hidrogeles sintetizados con

los otros comonmeros a la misma proporcin deagente entrecruzante (1%) y de comonmeros(90/10). Estas medidas reflejan que al incorporar

el cido maleico, a las cadenas del hidro gel, se fa-voreci la absorcin de agua; pues, se gener unamayor interaccin de los grupos COOH con ella,mientras que al sintetizar con MI-8, por tenereste monmero un mayor nmero de grupos me-tilenos CH2 en su cadena lateral, el hidrogel sehinch con mayor dificultad debido a la baja inte-raccin de la cadena lateral con las molculas deagua.

Por otra parte, el efecto de la temperaturaen las pro piedades de hinchamiento de los hidro -geles es importante, debido al amplio marco deactividades en la que se pueden usar estos mate-riales: en suelos ridos a alta temperatura, comofrmaco en el cuerpo humano y otros [15, 16].

En la Figura 4, se muestran las isotermasde hinchamiento medidas a 37 y a 25C en hidro -geles de AAm/AM, 60/40, sintetizados a unaconcentracin constante de agente entrecruzan -te (2%). En dicha figura, se puede visualizar quela absorcin de agua, fue mayor cuando se incre -ment la temperatura. Esto indica que la red delhidrogel se expande con el aumento de la tempe-ratura, causando un incremento en la capacidadde absorcin del agua [2, 17].

En la isoterma obtenida a 25C se puedeapreciar un punto de inflexin a las 15 horas deestar en contacto el hidrogel con el agua. Estamedida se repiti tres veces, comprobndose queestaba dentro del error del mtodo (0,5%); noobstante hay que destacar que la construccin deestas curvas es dificultosa debido a que los hidro -geles con alto contenido de AM llegaban a absor-ber tanta agua que al final de la experiencia habaque manipularlos con mucho cuidado para que



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,5 1 1,5 2 2,5

tiempo (h)

m1%

2%

3%

Etapa 2Etapa 1

Figura 3. Isotermas de hinchamiento deAAm/AM (70/30) a 25C a diferentes

concentraciones de agente entrecruzante.

Tabla 3Contenido de agua de diferentes hidrogeles a 1% de entrecruzante

Tiempo (h) AAc/AM AAc/MI-8

0,08 28,80 25,87

1,00 60,21 50,37

3,00 74,26 63,33

24,00 91,37 84,46

139,35 93,66 86,55

|0

0

20

40

60

80

100

120

10 40 90 140 190

tiempo (h)

m

(%)

37C25C

Figura 4. Isotermas de hinchamiento medidas

a diferentes temperaturas en hidrogelesde AAm/AM, 60/40.


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no se fracturaran (Figura 5b). Cuando esto ocu-rra, haba que comenzar nuevamente a recolec-tar la data para la elaboracin de la isoterma con

una nueva pastilla seca (xerogel). Dificultades si-milares han sido reportadas por otros autores enel rea de hidrogeles [18].

Las medidas en el grado de hinchamientoobtenidas permiten afirmar que los hidrogeles deAAm/AM, 60/40, son termohinchables, ya quetemperaturas ms altas facilitan los movimientomacromoleculares en el hidrogel, lo que arroja unincremento en su capacidad de hidratacin.

Absorcin de iones cobre en hidrogeles

Una aplicacin importante de los hidroge-les es el de la eliminacin de trazas metlicas pre-sentes en soluciones acuosas, para ello se pue-den emplear hidrogeles con un alto contenido degrupos hidrfilos que permitan la interaccin en-

tre estos grupos y los iones metlicos que se en-cuentren en el me dio acuoso [1, 2, 6-8, 19].

En la Figura 5c se muestra un hidrogel de

AAm/AM despus de estar en contacto durante20 horas con una solucin de sulfato de cobre,donde se observa que el hidro gel al final de las 20h exhibi una coloracin verde intensa, eviden-ciando que la captacin de iones cobre por par tedel hidrogel se haba realizado.

En la Tabla 4, se presentan los distintos va-lores de la concentracin final de cobre, medidasen las soluciones que estuvieron en contacto conlos hidrogeles. Los resultados revelan que, en to-dos los casos, la concentracin inicial de los ionescobre en la so lucin inicial (63,52 ppm) disminu-

y apreciablemente. No obstante, los hidrogelescon un mayor porcentaje de agente entrecruzan -te (2%) parecen haber absorbido una menor pro -porcin de los iones metlicos, debido posible-mente a que las cadenas del hidro gel son mas r-



cb

a

Figura 5. Fotografas de la pastilla de hidrogel: (a) en estado seco, (b) hinchada y fracturada,(c) despus de haber permanecido en la solucin de cobre.

Tabla 4Variacin de la concentracin de cobre en soluciones a las cuales se les introdujo una

pastilla de los hidrogeles de poli(acrilamida-co-cido maleico)Tipo de hidrogel Concentracin inicial

de cobre (mg/L)0,1

Concentracin finalde cobre (mg/L)

0,1

AAm/AM (90/10) 1% de entrecruzante 63,52 32,15


AAm/AM (90/10) 2% de agente entrecruzante 63,52 50,69



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gidas y poseen un menor volumen libre, lo que di-ficulta la interaccin de los grupos hidrfilos conlos cationes cobres presentes en la solucin.

En la Tabla 5, se pre sentan la concentracinfinal e inicial de los iones cobre para los hidrogelessintetizados con AM, AAc y MI-8, a una concentra-cin fija de agente entrecruzante (1%). Para todoslos copolmeros se presentaron diferencias signifi-cativas respecto a la concentracin inicial de co-bre. No obstante, no se detectaron variacionesapreciables en la concentracin final cuando sesustituy en los hidrogeles el monmero AM por elMI-8, de lo que se deduce que ambos tipos de mo-nmeros favorecen el mismo mecanismo de reac-cin para la captacin de los iones metlicos.

En la Figura 6, se representa la diferenciade concentraciones de Cu medidas en el espec-tr metro de emi sin de plasma para los hidro ge-les de AAm/AM (60/40), sintetizados con dife-rentes concentraciones del agente entrecruzante(MBAAm). Es un hecho conocido que la concen-tracin del agente entrecruzante utilizada en lasntesis de un polmero reticulado, como los hi-drogeles, es directamente proporcional al movi-miento que van a poder tener las cadenas (flexibi-lidad) y a su densidad de reticulacin. En conse-cuencia, un menor grado de entrecruzamientogenera un aumento del volumen libre en el hidro-

gel, que podra favorecer la interaccin entre losgrupos carboxlicos presentes y los iones metli-cos de la solucin, en funcin de su radio inico[20]. Las diferen cias en la Figura 6 y los re sulta-dos de la Tabla 5 reflejan que una de las variablesms importante que influye en la absorcin de losiones cobre es la concentracin de agente entre -cruzante en el hidrogel.

En la Tabla 6 se presentan los valores de pHmedidos, en las diferentes soluciones de sulfatode cobre en las cua les se colocaron los hidroge-



Tabla 5Variacin de la concentracin de cobre en soluciones que estuvieron en contacto

con diferentes tipos de hidrogeles con 1% de entrecruzante

Tipo de hidrogel Concentracin inicial de cobre(mg/L)0,1

Concentracin final de cobre(mg/L)0,1

AAc/AM (90/10) 63,52 41,53

AAc/AM (60/40) 63,52 41,29

AAc/MI-8 (90/10) 63,52 39,02

AAc/MI-8 (60/40) 63,52 40,09

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2

% de Agente entrecruzante (MBAAm)

i-(ppm)

Figura 6. Variacin de la concentracinde cobre medidas en el equipo de plasma

para dos copolmeros de AAm/AM (60/40).

Tabla 6Variacin del pH en soluciones de sulfato de cobre que estuvieron en contacto

con diferentes tipos de hidrogeles con 1% de entrecruzante

Tipo de hidrogel pH inicial pH final pH

AAm/AM (90/10) 6,18 4,61 1,57

AAm/AM (60/40) 6,18 4,17 2,01


9/11

les. Estas medidas corresponden al pH despusde estar en contacto durante 12 horas con la so-lucin de sulfato de cobre. Los resultados pre-

sentados demuestran que hubo una disminu-cin en el pH, posiblemente debido a que ocurri

una recombinacin de los protones hidronio (H+)en el medio. Esta disminucin arroja evidenciasque permiten proponer un mecanismo para la

absorcin de iones cobre, considerando una es-tructura idealizada del hidrogel (Figura 7).



CH2 CH CH

C

CH CH2 CH CH2 CH

O

NH

CH2

NH

C O

C

C

CH CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

C O

O

NH

CH2

NH

CO

CCH2 CH CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

C O

OO

CH

CH

CH CH2 CH CH2 CH

CH CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

C O

O

CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

CO

O

CH2

COOHHOOC

C

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O

COOHHOOC

C

NH2

O

COOHHOOCHOOC COOH

HOOC COOH HOOC COOH

CC

C C

NH2

O

NH2

O

NH2

O

NH2

O

z

z

z z

z

zz

z

z

x

x

x x

x

x

y

y

yy

y

yCH2 CH CH

C

CH CH2 CH CH2 CH

O

NH

CH2

NH

C O

C

C

CH CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

C O

O

NH

CH2

NH

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C

NH

CH2

NH

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OO

CH

CH

CH CH2 CH CH2 CH

CH CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

C O

O

CH CH2 CH CH2 C

C

NH

CH2

NH

CO

O

CH2

COOHHOOC

C

NH2

O

COOHHOOC

C

NH2

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COOHHOOCHOOC COOH

HOOC COOH HOOC COOH

CC

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O

NH2

O

NH2

O

NH2

O

z

z

z z

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x x

x

x

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Cu2+

+

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z z

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x

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yy

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+ 4H+

Figura 7. Mecanismo propuesto para la absorcin de iones cobre considerando una estructuraidealizada del hidrogel AAm/AM.


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En la Tabla 6 se puede apreciar que los va-lores de pH obtenidos permiten afirmar que amedida que aumenta el contenido de cido malei-

co en el hidro gel, este parece capturar ms catio-nes cobre. En la Fi gura 7, se pro pone un meca-nismo, con la estructura idealizada del hidrogel,donde se indica la coordinacin que podra existirentre estos iones con los grupos aninicos delcido maleico, la cual podra ser uno de los meca-nismos que origina las re ducciones de pH y deconcentracin de iones cobre medidas en los hi-drogeles.

Conclusiones

Los polmeros hidrogeles de poli(acrilami-

da-co-cido maleico), poli(cido acrlico-co-ci-do maleico) y poli(cido acrlico-co-monoitaco-nato de octilo) presentaron un comportamientosimilar durante el hinchamiento en agua, au-mentando rpidamente su masa y volumen enlos primeros momentos y manteniendo estos pa-rmetros constantes a medida que se alcanza elequilibrio.

El grado de hinchamiento, o contenido deagua en el equilibrio, aument en forma cre cienteen los copolmeros al incrementar el contenido decido maleico. Un efecto contrario se encontr al

aumentar la proporcin del comonmero octils-ter del cido 2-metilenbutanodioico (MI-8). Ade-ms, al incrementar el porcentaje de agente en-trecruzante, todos los hidrogeles exhiben unamarcada reduccin del hinchamiento en agua.

Una de las variables ms importante queinfluye en la absor cin de los iones cobre resultser la cantidad de agente entrecruzante. La ab-sorcin de iones cobre es mayor cuando se em-plea un bajo porcentaje de agente entrecruzante.Adems a medida que se aument el contenido decido maleico en el hidrogel, este pareci captu-rar ms cationes cobre.

Finalmente, los hidrogeles de poli(acrilami-da-co-cido maleico) demostraron ser termohin-chables ya que exhibieron un aumento en la ab-sorcin de agua al incrementarse la temperatura.

Agradecimientos

Al Consejo de Investigacin de la UDO y alIIBCA-UDO por el financiamiento de este trabajo

a travs del pro yecto CI-5-1902-0955/00 y, muyespecialmente al Dr. Issa Katime por su asesora-miento y motivacin en la presente investigacin.

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Reci bi do el 17 de Abril de 2006

En forma revisada el 08 de Enero de 2007



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