Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell” Empleando ...

Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell”

Empleando Polimerización en Emulsión y su

Potencial Aplicación como Vehículos para

Aceites Esenciales

Edwin Alexander Robayo Chaparro

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias, Departamento de Química

Ciudad, Colombia

Año 2019

Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell”

Empleando Polimerización en Emulsión y su

Potencial Aplicación como Vehículos para

Aceites Esenciales

Edwin Alexander Robayo Chaparro

Tesis de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Ciencias Química

Director:

Doctor en Ciencias Químicas León Darío Pérez Pérez

Línea de Investigación:

Síntesis de Polímeros

Grupo de Investigación:

Macromoléculas

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias, Departamento de Química

Ciudad, Colombia

Año 2019

"Si una persona es perseverante, aunque sea dura

de entendimiento, se hará inteligente; y aunque sea

débil se transformará en fuerte"

Leonardo Da Vinci (1452-1519).

Agradecimientos

Deseo expresar mis francos agradecimientos aquellas personas que durante el desarrollo de este

trabajo asistieron con su aporte y motivación.

A mis padres por su amor incondicional y apoyo constante. A toda mi familia que me ayudaron a

crecer como profesional.

A mi director León Diario Pérez Pérez por su constante apoyo incondicional, enseñarme, tutelarme

y ser compañero de trabajo en el grupo de investigación. Además, por su paciencia y excelente

metodología como docente. Cabe resaltar que no hubiera sido posible culminar la maestría sin su

ayuda, por eso estoy profundamente agradecido.

Al grupo de investigación de Macromoléculas y al Doctor Cesar Sierra por la posibilidad de

desarrollar el presente trabajo, en tan grandiosa familia.

A mis compañeros de grupo de macromoléculas, Diana, Elsa, Valentina, Angie, Lorena, Anyi, Ana,

Yeimy, Yue, Andrea, Elio, Andrés, Mauricio, Harry, Julián, Omar y camilo, por su amistad, ayuda

y sugerencias.

A la Universidad Nacional de Colombia y planta docente del Departamento de Química por ser el

alma mater en la formación de muchos profesionales.

Y a mis amigos, que estuvieron durante el desarrollo de mi vida y han sido importantes en el

crecimiento personal y profesional. Gracias por “ser y estar”.

Resumen IX

Resumen

El presente trabajo tuvo como objetivo diseñar nanopartículas tipo core-shell por copolimerización

en emulsión basados en copolímeros metacrílicos para determinar su potencial aplicación en la

encapsulación y liberación de limoneno como componente mayoritario en algunos aceites

esenciales. Para lo cual, la investigación se fraccionó en cuatro etapas.

La primera fue establecer las condiciones experimentales para la copolimerización en emulsión tipo

batch del metacrilato de laurilo (LMA) que es un monómero muy insoluble en medio acuoso, con

un comonómero parcialmente soluble como metacrilato de metilo (MMA), en relación molar 1:1.

Por tal motivo, se siguió un diseño experimental variable a variable mediante la modificación

independiente de los siguientes parámetros: variación de la temperatura de copolimerización en un

intervalo de 60 a 80 °C; adición de metanol como cosolvente en relaciones en masa respecto al agua

de 0.8/15.2, 1.6/14.4, 2.4/13.6 y 3.2/12.8; modificación de la concentración en 6.2, 12.5 y 31.2 g/L

de beta ciclodextrina (β-CD) como catalizador de transporte para monómeros insolubles; y la

variación de la concentración del dodecilsulfato de sodio (SDS) en 0.7, 1.4, 2.9 y 4.4 veces la

concentración micelar critica (CMC) en presencia de β-CD, empleado como surfactante y

estabilizador coloidal.

Con las condiciones experimentales establecidas para la copolimerización tipo batch del MMA y el

LMA en relación 1:1, la segunda etapa consistió en sintetizar látex semillas compuestos de estos dos

monómeros con relaciones molares 1:1, 2:1 y 1:2 para obtener el P(LMA-co-MMA), asimismo, sus

respectivos homopolímeros (PMMA y PLMA). Obteniendo rendimientos de látex (RL) superiores

al 90% con variaciones inferiores al 7 %, tamaños de partícula inferiores a 61 nm, con dispersiones

en el tamaño de partícula bastante bajas (PdI ˂ 0.043), y una composición muy cercana a la nominal.

De las semillas sintetizadas se produjeron seis nanopartículas core-shell (CSNs) de

[P(MMA)/PMPS], [P(LMA)/PMPS], y [P(LMA-co-MMA)/PMPS] en relaciones semilla 1:1, 2:1 y

1:2 de los monómeros LMA:MMA por polimerización en emulsión vía semi-batch seed emulsion

polymerization, mediante la lenta adición y el recubrimiento de γ-metacriloxipropil-trimetoxisilano

(MPS). Obteniendo un rendimiento para las CSNs (R. CSNs) superiores al 78% con errores de

X Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell” Empleando Polimerización en Emulsión y su

Potencial Aplicación como Vehículos para Aceites Esenciales

medida menores al 6%, tamaños nanométricos en el rango de 54 a 100 nm, valores de potencial zeta

inferiores a -30.0 mV, estableciendo la fijación del PMPS por espectroscopia infrarroja, calorimetría

diferencial de barrido y la alta estabilidad térmica por análisis termogravimétrico.

La cuarta etapa consistió en determinar la capacidad de encapsulación y liberación de las CSNs al

emplear limoneno en tres relaciones de carga, mediante el uso de técnicas de análisis térmico para

establecer la desorción de la sustancia, la capacidad de hinchamiento por dispersión de luz dinámica

(DLS) y método gravimétrico para determinar la capacidad de carga y eficiencia de encapsulación,

además de los perfiles de liberación. Donde se estableció que las CSNs presentan una capacidad

máxima de hinchamiento por DLS, los análisis térmicos permitieron establecer la liberación

acelerada del limoneno, favorecida por núcleos más ricos en LMA y por método gravimétrico se

determinó la capacidad de carga y la eficiencia de encapsulación que también fue alta para núcleos

ricos en LMA, demostrando que el limoneno también se encuentra adsorbido en las CSNs y la

cinética de liberación acelerada a 50 °C.

Palabras clave: polimerización en emulsión, látex, copolímeros metacrílicos, nanopartículas

tipo core-shell, encapsulación y liberación de aceites esenciales

Contenido XI

Contenido

Pág.

Resumen .......................................................................................................................................... IX

Contenido ........................................................................................................................................ XI

Lista de figuras ............................................................................................................................ XIII

Lista de tablas ............................................................................................................................... XV

Lista de abreviaturas .................................................................................................................. XVI

Introducción ..................................................................................................................................... 1

1. Marco teórico ............................................................................................................................ 5 1.1 Polimerización en emulsión ........................................................................................... 5

1.1.1 Tipos de componentes en polimerización en emulsión ...................................... 8 1.1.2 Tipos de polimerización heterogénea ............................................................... 12 1.1.3 Mecanismo de polimerización en emulsión ..................................................... 12 1.1.4 Progreso de polimerización .............................................................................. 15 1.1.5 Cinética de polimerización en emulsión .......................................................... 17 1.1.6 Grado de polimerización .................................................................................. 19

2. Objetivos ................................................................................................................................. 21 2.1 Objetivo General .......................................................................................................... 21 2.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 21

3. Metodología ............................................................................................................................ 23 3.1 Condiciones experimentales para la síntesis semilla .................................................... 24

3.1.1 Temperatura ..................................................................................................... 25 3.1.2 Cosolvente ........................................................................................................ 25 3.1.3 Catalizador de transporte .................................................................................. 25 3.1.4 Surfactante ........................................................................................................ 25

3.2 Síntesis semilla ............................................................................................................. 26 3.3 Síntesis de nanopartículas core-shell............................................................................ 26 3.4 Caracterización de las semillas y nanopartículas core-shell......................................... 27

3.4.1 Contenido de sólidos y rendimiento ................................................................. 27 3.4.2 Cinética de polimerización ............................................................................... 28 3.4.3 Purificación ...................................................................................................... 28 3.4.4 Prueba de solubilidad ....................................................................................... 29 3.4.5 Análisis del pH ................................................................................................. 29 3.4.6 Distribución del tamaño de partícula ............................................................... 29

XII Título de la tesis o trabajo de investigación

3.4.7 Microscopia electrónica de transmisión ........................................................... 29 3.4.8 Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) ....................... 30 3.4.9 Resonancia magnética nuclear ......................................................................... 30 3.4.10 Análisis termogravimétrico .............................................................................. 31 3.4.11 Calorimetría diferencial de barrido .................................................................. 31 3.4.12 Potencial zeta ................................................................................................... 31 3.4.13 Viabilidad celular ............................................................................................. 31 3.4.14 Diálisis ............................................................................................................. 32

3.5 Encapsulación y liberación .......................................................................................... 33

4. Resultados y discusión ........................................................................................................... 35 4.1 Condiciones experimentales para la síntesis semilla.................................................... 35

4.1.1 Temperatura ..................................................................................................... 36 4.1.2 Cosolvente ........................................................................................................ 40 4.1.3 Catalizador de transporte.................................................................................. 43 4.1.4 Surfactante ....................................................................................................... 45

4.2 Síntesis semilla ............................................................................................................. 48 4.2.1 Relación de reactividad .................................................................................... 52 4.2.2 Cinética de polimerización ............................................................................... 53 4.2.3 Morfología ....................................................................................................... 55

4.3 Síntesis de nanopartículas core-shell ........................................................................... 56 4.3.1 Potencial zeta ................................................................................................... 61 4.3.2 Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) ....................... 62 4.3.3 Morfología ....................................................................................................... 64 4.3.4 Viabilidad celular ............................................................................................. 65

4.4 Caracterización térmica de las semillas y nanopartículas core-shell ........................... 66 4.4.1 Análisis térmico ............................................................................................... 66

4.5 Encapsulación y liberación .......................................................................................... 73 4.5.1 Estudio previo de encapsulación y liberación .................................................. 73 4.5.2 Capacidad de carga, eficiencia de encapsulación y cinética de liberación ...... 77

5. Conclusiones y recomendaciones .......................................................................................... 79 5.1 Conclusiones ................................................................................................................ 79 5.2 Recomendaciones......................................................................................................... 80

6. Bibliografía ............................................................................................................................. 81

7. Anexo: Condiciones experimentales ..................................................................................... 95 7.1 Temperatura: ................................................................................................................ 95 7.2 Cosolvente: .................................................................................................................. 96 7.3 Catalizador de transporte ............................................................................................. 98 7.4 Surfactante ................................................................................................................. 100

8. Anexo: Síntesis de semilla.................................................................................................... 103

9. Anexo: Síntesis de nanopartículas Core-Shell ................................................................... 105

10. Anexo: Caracterización térmica de las semillas y nanopartículas core-shell ................. 109

11. Anexo: Encapsulación y liberación .................................................................................... 119

Contenido XIII

Lista de figuras

Pág.

Figura 1. Representación simplificada de un sistema de polimerización en emulsión. 1a muestra una

mezcla de los componentes básicos emulsionados y dispersados en medio acuoso, 1b los radicales

monoméricos formando oligómeros dentro de las micelas y/o en el medio dispersante los cuales

viajan a las micelas hinchadas y 1c finalmente se obtienen las partículas de látex2. ......................... 7

Figura 2. Intervalos y diferentes comportamientos observados en polimerización en emulsión40. 17

Figura 3. Esquema representando los tres casos cinéticos basados en la teoría de Smith-Ewart63. 18

Figura 4. Montaje de la copolimerización en emulsión tipo batch del LMA y MMA. ................... 25

Figura 5. Montaje de la copolimerización en emulsión tipo semi-batch para obtener las CSNs. ... 27

Figura 6. Montaje para la diálisis de los látex en las CSNs. ........................................................... 33

Figura 7. Esquema de copolimerización del LMA y MMA en relación molar 1:1. ....................... 37

Figura 8. Distribución del tamaño de partícula para el copolímero P(LMA-co-MMA) en el látex a

diferentes temperaturas de síntesis. .................................................................................................. 38

Figura 9. Espectro IR del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes temperaturas de síntesis. .. 39

Figura 10. Espectro 1H RMN del copolímero P(LMA-co-MMA) a una temperatura de 80 °C. .... 39

Figura 11. Formación de coagulo en una polimerización en emulsión convencional80. ................. 42

Figura 12. Espectro FTIR del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes adiciones de metanol. 43

Figura 13. Estructura y representación convencional de CDs nativas82. ......................................... 44

Figura 14. Mecanismo propuesto para el transporte del LMA a la partícula polimérica4............... 44


diferentes concentraciones de SDS. ................................................................................................. 47

Figura 16. Esquemas de reacción de polimerización y copolimerización de los látex semilla. ...... 49

Figura 17. Distribuciones en a) número e b) intensidad del tamaño de partícula para diferentes

relaciones molares de semillas. ........................................................................................................ 50

Figura 18. Espectro FTIR para las para las diferentes relaciones molares de las semillas obtenidas.

.......................................................................................................................................................... 51

XIV Título de la tesis o trabajo de investigación

Figura 19. Conversión de monómero en diferentes relaciones para los látex semilla. ................... 55

Figura 20. Morfología de las semillas según las diferentes relaciones molares LMA:MMA. ....... 56

Figura 21. Esquema de reacción entre las semillas y el MPS para obtener seis CSNs. .................. 59

Figura 22. Distribución del tamaño en número para la semilla que sirvió como núcleo de crecimiento

para dos CSNs con relaciones de masa 1/6 y 1/3 de MPS. .............................................................. 59

Figura 23. Tamaños de partícula en número modificando el pH para dos CSNs con diferente relación

de semilla e igual adición de MPS. .................................................................................................. 60

Figura 24. Potencial ζ modificando el pH para dos CSNs con diferente relación de semilla e igual

adición de MPS. ............................................................................................................................... 62

Figura 25. Espectro IR para el PMPS y semilla que sirvió como núcleo de crecimiento para formar

dos CSNs con diferentes relaciones de MPS. .................................................................................. 63

Figura 26. Morfología de las seis CSNs según las diferentes relaciones. ....................................... 64

Figura 27. Efecto de la concentración de seis CSNs en la viabilidad de los fibroblastos L929. .... 66

Figura 28. Curvas TGA para el PMPS y semilla que sirvió como núcleo de crecimiento para formar

dos CSNs con diferentes relaciones de MPS. .................................................................................. 68

Figura 29. Tg del copolímero P(LMA-co-MMA) cuando la relación de PMMA en el mismo

aumenta, ajustada a dos modelos teóricos de Gordon-Taylor y FOX, y las obtenidas

experimentalmente. .......................................................................................................................... 70

Figura 30. Curvas DSC para la semilla que sirvió como núcleo de crecimiento para formar su

correspondiente CSNs. ..................................................................................................................... 72

Figura 31. Curvas DSC para la semilla PLMA y su CSNs respectiva, evidenciando la Tm para

ambas. .............................................................................................................................................. 72

Figura 32. Tamaño relativo de las CSNs con diferentes cargas de limoneno. ................................ 74

Figura 33. Curva TGA para una CSNs demostrando la perdida de limoneno con su blanco como

referente. .......................................................................................................................................... 75

Figura 34. Entalpia de liberación para el limoneno con dos CSNs cuyas relaciones son 0:1:MPS y

2:1: resaltando la interacción del limoneno favorecida en núcleos más hidrófobos. ....................... 76

Figura 35. Cinética de liberación para las seis CSNs cargadas con limoneno en relación 1:1 al estar

sometidas a 50 °C............................................................................................................................. 78

Contenido XV

Lista de tablas

Pág.

Tabla 1. Masa de los monómeros en la formulación de las semillas y CSNs. ................................ 27

Tabla 2. Resultados experimentales de la copolimerización del LMA y MMA en relación molar 1:1

a diferentes temperaturas de síntesis. ............................................................................................... 37

Tabla 3. Resultados experimentales de la copolimerización equimolar de LMA y MMA empleando

metanol/agua con una relación de 0.8/15.2 a 3.2/12.8. .................................................................... 41

Tabla 4. Resultados experimentales al variar la masa de β-CD en la copolimerización de LMA y

MMA en relación molar 1:1. ............................................................................................................ 45


modificando la cantidad de SDS. ..................................................................................................... 47

Tabla 6. Resultados experimentales para la síntesis de las semillas. .............................................. 49

Tabla 7. Algunas propiedades físicas de los látex semilla y número de partícula. ......................... 54

Tabla 8. Resultados experimentales para la síntesis de las CSNs. .................................................. 58

Tabla 9. Degradación térmica de las semillas y CSNs, y contenido del PMPS. ............................. 67

Tabla 10. Transiciones vítreas (Tg) y temperaturas de fusión (Tm) para los látex semilla y CSNs. 71

Tabla 11. Valores de capacidad de carga (CC) y eficiencia de encapsulación (EE) determinadas con

tres relaciones de limoneno. ............................................................................................................. 78

Contenido XVI

Lista de abreviaturas

Abreviatura Término

APS Persulfato de amonio

CDs Ciclodextrinas

CMC Concentración micelar critica

CSNs Nanopartículas core-shell

DSC Calorimetría diferencial de barrido

DLS Dispersión de luz dinámica

EDL Doble capa eléctrica

EOs Aceites esenciales

FTIR-ATR Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier en reflectancia total atenuada

G-T Gordon-Taylor

HSP Parámetro de solubilidad de Hansen

H RMN Resonancia magnética nuclear protónica

LMA Metacrilato de laurilo

M Molaridad

MMA Metacrilato de metilo

MPS γ-metacriloxipropil-trimetoxisilano

pH Potencial de hidrogeno

PdI Índice de polidispersión

pKa Potencial de la constante de acidez

PLMA Poli(metacrilato de laurilo)

PMMA Poli(metacrilato de metilo)

PMPS Poli(γ-metacriloxipropil-trimetoxisilano)

RL Rendimiento del látex

R. CSNs Rendimiento de las nanopartículas core-shell

SDS Dodecilsulfato de sodio

Contenido XVII

Abreviatura Término

Td,10% Temperatura de descomposición al 10% de la pérdida de masa

Td,máx Temperatura máxima de descomposición

TEM Microscopia electrónica de transmisión

Tg Transición vítrea

TGA Análisis termogravimétrico

Tm Temperatura de fusión

β-CD β-ciclodextrina

εr Constante dieléctrica

ζ-p Potencial zeta

Introducción

La polimerización en emulsión es una técnica de polimerización heterogénea, también denominada

heterofásica en la que se pueden distinguir tres fases: la fase acuosa, la fase orgánica (constituida por

gotas monoméricas haciendo presencia al inicio y parte de la reacción de polimerización) y la fase

de partículas poliméricas1. La formulación en una polimerización en emulsión típica comprende

cuatro componentes básicos: 1) monómero, 2) medio de dispersión, 3) surfactante y 4) iniciador.

Además, se pueden emplear otros componentes auxiliares como agentes de transferencia de cadena,

catalizadores de transporte, buffers, ácidos, bases, anticoagulantes, entre otros2.

El proceso polimerización en emulsión inicia con gotas de monómeros relativamente hidrofóbicas

(o una mezcla de estos) emulsionadas en medio acuoso, y una pequeña fracción se encuentra

solubilizada en el medio acuoso. También se requiere un surfactante, donde una parte estabiliza las

gotas de monómero, y el resto se encuentra formando tanto micelas libres, como hinchadas con

monómero, los cuales serán los reactores de polimerización. El iniciador, soluble en agua, forma

radicales libres como resultado de procesos termolíticos, fotolíticos o redox, dando lugar al proceso

de iniciación de la polimerización, donde los radicales libres se adicionan a moléculas de monómero

presentes en la fase continua, las cuales, se propagan en el mismo medio formando oligómeros de

menor solubilidad que se difunden a las micelas hinchadas, allí se propagan dando lugar a las

partículas de látex (nucleación micelar). En el caso de monómeros hidrófilos o bajas concentraciones

de surfactante, la propagación ocurre en la fase acuosa, formando partículas que se estabilizan a

través de la adsorción de moléculas de surfactante, formando el látex (nucleación homogénea)1. El

producto final, en ambos casos, es la dispersión de partículas poliméricas de tamaño nano o

micrométrico estables en medio acuoso denominadas látex. Las propiedades físicas y químicas del

látex dependen de los componentes involucrados en el proceso de polimerización.

Para que la polimerización ocurra, es necesario que los monómeros se difundan, a través de la fase

acuosa hasta las micelas y partículas en crecimiento, por tal motivo, es necesario que los monómeros

presenten un grado de solubilidad en el medio acuoso3. Los más adecuados y empleados a nivel

industrial son aquellos, que tienen una cadena alifática de C1-C8 para ésteres de acrilato y metacrilato,

2 Introducción

entre otros monómeros funcionales4. Para monómeros insolubles como el metacrilato de laurilo

(LMA) C12 (≪0.01 g/100gH2O a 25 °C) la polimerización en emulsión convencional es ineficaz, ya

que, la resistencia de la interfase es alta y, por ende, su difusión lenta retarda la formación de

oligómeros en la fase acuosa, lo cual, se requiere para que se dé la polimerización, dando lugar a la

formación del látex. En consecuencia, los radicales libres formados en medio acuoso pueden

inactivarse a partir de reacciones con impurezas o inhibidores presentes a una baja concentración5,

esto ocasiona en los mejores casos una baja conversión, gran cantidad de coagulo y un control

precario de la composición en los copolimeros3.

No obstante, el LMA es un monómero industrialmente importante, puesto que su cadena alifática

C12, le proporciona a los materiales que lo contienen características tales como alta flexibilidad (baja

Tg) y alta lipofilicidad6. Esta última lo hace un componente promisorio para el desarrollo de

absorbentes de compuestos lipofílicos como los aceites esenciales (EOs) y otros similares, ya que,

el poli(metacrilato de laurilo) (PLMA) posee un parámetro de solubilidad de Hansen (HSP) (δT) de

16.8 MPa1/2 comparable a los valores típicos de aceites vegetales7–11. Por tal motivo, El PLMA ha

sido ampliamente estudiado como agente absorbente de aceites12–14, donde también destaca su

capacidad de hinchamiento15.

Debido a las características anteriormente dichas para el PLMA, lo hacen un componente deseable

en la síntesis de nanopartículas core-shell (CSNs) para encapsular EOs, puesto que, estos presentan

amplias propiedades bioactivas (tales como bactericidas, virucidas, fungicidas, antiparasitarios,

insecticidas, antioxidantes, analgésicos, sedativos, antiinflamatorios, antiespasmódicos, entre otros)

de gran importancia para diferentes sectores industriales, como la farmacéutica, alimentaria,

sanitaria, cosmética y agrícola16–19. Debido a las propiedades anteriormente descritas, los EOs

pueden sustituir componentes convencionales con alto impacto en la salud humana y medio

ambiente, tal como son los pesticidas y plaguicidas. En Colombia ha aumentado significativamente

el uso de estos componentes desde los últimos 20 años, poniendo en riesgo la salud de los

agricultores, así como a los consumidores20,21. Debido a la problemática existente, las Organización

de las Naciones Unidas reconocieron en 2017 que los pesticidas son los responsables de la muerte

de 200.000 personas cada año, las cuales el 99% corresponden a países en vías de desarrollo, donde

la salud, seguridad y las regulaciones ambientales son débiles y con una normativa poco aplicada22.

Con el propósito de buscar soluciones a la problemática anteriormente descrita, se hace necesario

implementar una alternativa al uso de pesticidas y plaguicidas, sin inducir daños al ecosistema y a la

salud pública. Por tanto, una posible opción, es el uso de EOs a causa de sus propiedades bioactivas,

Introducción 3

sin embargo, la alta volatilidad, reactividad23 y baja solubilidad limita su aplicación como agentes

pesticidas24, por lo cual, se hace necesaria su encapsulación.

Por tal motivo, el PLMA es un componente prometedor en nanopartículas core-shell (CSNs) para la

encapsulación de EOs, sin embargo, a pesar de sus propiedades, la polimerización en emulsión

convencional es ineficaz, debido a alta insolubilidad. Por ende, varias alternativas se han

implementado para solucionar este problema y lograr su síntesis por medio de esta técnica; entre

ellas se tiene el uso de un co-monómero con mayor solubilidad en medio acuoso25, la adición de un

cosolvente como metanol, etanol, propilenglicol y otros 6,26–29, el uso de surfactantes y mezclas de

ellos con baja concentración micelar critica (CMC)3,30 y finalmente, la utilización de

macromoléculas cíclicas como ciclodextrinas que ayudan a solubilizar los monómeros en el interior

de su cavidad hidrófoba favoreciendo su transporte4,31–33.

Por tanto, la presente investigación, teniendo en cuenta las alternativas implementadas de la

polimerización en emulsión del LMA en estudios anteriores, estableció las condiciones

experimentales para la copolimerización del LMA y metacrilato de metilo (MMA). Obteniendo

cinco semillas a diferentes relaciones molares de los monómeros anteriormente nombrados, que

sirvieron como núcleos de crecimiento en la adición de γ-metacriloxipropil-trimetoxisilano (MPS),

para sintetizar seis CSNs, y estudiar su capacidad de encapsulación y liberación, empleando

limoneno como estándar, debido a la proximidad de HSP (δT 17.8 MPa1/2).

1. Marco teórico

1.1 Polimerización en emulsión

Los primeros indicios de usar monómeros en “emulsión” fueron concebidos por Hofman y Delbrück,

y posteriormente por Gottlob alrededor de 191034. Estas reacciones en medio acuoso eran

denominadas polimerizaciones en suspensión, y aprovechaban el oxígeno como iniciador, donde no

usaban agentes surfactantes, en cambio empleaban protectores coloidales para estabilizar el medio

de reacción, estas polimerizaciones obtenían rendimientos del 40 % al 80% las cuales eran poco

reproducibles y tenían una duración de hasta tres semanas. No fue hasta en 1927 que Dinsmore

publicó una patente donde utilizó simultáneamente surfactantes como emulsificadores e iniciadores

como peróxidos, aproximándose significativamente a lo que se conoce hoy como polimerización en

emulsion34.

Entre los años 1930 y 1940 varios científicos realizaron aportes sobre los mecanismos de reacción y

la cinética de reacción en la polimerización en emulsión, utilizando diferentes monómeros y variando

condiciones en la polimerización, obteniéndose en los resultados varias publicaciones y patentes.

Posteriormente durante 1944 y 1945 los estudios se enfocaron hacia las variaciones de pH y

concentración de diferentes monómeros, orientándose hacia el estireno. Producto de la gran cantidad

de investigación básica correspondiente a la polimerización en emulsión, se crea por primera vez

caucho sintético, bajo el secreto Programa de Caucho Sintético de los Estados Unidos (1939-1945)34.

Cabe añadir, que este programa fue declarado por la Sociedad Americana de Química como uno de

sus "hitos históricos en química". Debido a la gran demanda de caucho ocasionada por la Segunda

Guerra Mundial, la producción de caucho sintético aumenta significativamente y se extiende el

conocimiento sobre la polimerización en emulsión, creando nuevos materiales poliméricos2.

La elaboración de caucho sintético a partir de polimerización en emulsión a veces llamada

polimerización por macroemulsión para ser diferenciada de otros tipos de polimerización

heterogénea, ha llevado a la denominación de “látex” para referirse a una suspensión coloidal de

6 Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell” Empleando Polimerización en Emulsión y

su Potencial Aplicación como Vehículos para Aceites Esenciales

polímeros sintéticos, ya sea si su fabricación es por polimerización en suspensión o emulsión. Los

látex también se conocen como polímeros en emulsión, dispersiones poliméricas o polímeros

coloidales35. Los látex son suspensiones líquidas generalmente en medio acuoso, donde las partículas

poliméricas se encuentran dispersas (~1015 partículas/mL látex), habitualmente estas poseen

morfología esférica con un diámetro de 10 a 1000 nm. Las nanopartículas pueden estar compuestas

de polímeros orgánicos o inorgánicos y tener alrededor de 1 a 104 macromoléculas, las cuales cada

macromolécula puede contener cerca de 100 a 106 unidades de monómeros2.

La polimerización en emulsión es una técnica de polimerización heterogénea, también denominada

heterofásica en la que se pueden distinguir tres fases: la fase acuosa, la fase de partículas de látex y

la fase de gotas monoméricas (esta última hace presencia al inicio y parte de la reacción de

polimerización)1. La formulación en una polimerización en emulsión típica comprende cuatro

componentes básicos: 1) monómero, 2) medio de dispersión, 3) surfactante y 4) iniciador. Además,

se pueden emplear otros componentes auxiliares como agentes de transferencia de cadena,

catalizadores de transporte, buffers, ácidos, bases, anticoagulantes, entre otros2.

El proceso polimerización en emulsión inicia con gotas de monómeros relativamente hidrofóbicas

(o una mezcla de estos) emulsionadas en medio acuoso, y una pequeña fracción se encuentra

solubilizada en el medio acuoso. También se requiere un surfactante, donde una parte estabiliza las

gotas de monómero, y el resto se encuentra formando tanto micelas libres como hinchadas con

monómero, los cuales serán los reactores de polimerización (figura 1a). El iniciador, soluble en agua,

forma radicales libres como resultado de procesos termolíticos, fotolíticos o redox, dando lugar al

proceso de iniciación de la polimerización, donde los radicales libres se adicionan a moléculas de

monómero presentes en la fase continua, las cuales, se propagan en el mismo medio formando

oligómeros de menor solubilidad que se difunden a las micelas hinchadas, allí se propagan dando

lugar a las partículas de látex (nucleación micelar) (figura 1b). En el caso de monómeros hidrófilos

o bajas concentraciones de surfactante, la propagación ocurre en la fase acuosa, formando partículas

que se estabilizan a través de la adsorción de moléculas de surfactante, formando el látex (nucleación

homogénea)1. El producto final, en ambos casos, es la dispersión de partículas poliméricas de tamaño

nano o micrométrico estables en medio acuoso denominadas látex (cabe añadir, que también se

puede obtener dispersiones en medios no acuosos). Las propiedades físicas y químicas del látex

dependen de los componentes involucrados en el proceso de polimerización.

1a

Marco teórico 7

1b

1c

Figura 1. Representación simplificada de un sistema de polimerización en emulsión. 1a muestra una

mezcla de los componentes básicos emulsionados y dispersados en medio acuoso, 1b los radicales



monoméricos formando oligómeros dentro de las micelas y/o en el medio dispersante los cuales

viajan a las micelas hinchadas y 1c finalmente se obtienen las partículas de látex2.

1.1.1 Tipos de componentes en polimerización en emulsión

Monómeros

Los monómeros a emplear en polimerización en emulsión deben presentar una solubilidad baja en

agua y deben ser polimerizables (o copolimerizables) por radicales libres, dando lugar a polímeros

insolubles en agua y bajo las condiciones de reacción36. La mayoría de monómeros usados en

polimerización en emulsión incluyen: monómeros vinílicos como acrilamidas, ácidos acrílicos,

butadieno, estireno, acrilonitrilo y ésteres acrílicos y metacrílicos, acetato de vinilo y cloruro de

vinilo, y muchos otros derivados vinílicos37,38. Todos estos monómeros tienen estructuras diferentes,

por tanto, las propiedades físicas y químicas pueden ser una influencia considerable en el desarrollo

de la polimerización en emulsión2. Además, los monómeros son responsables de las propiedades

finales del polímero39. Dependiendo de su solubilidad en agua, los monómeros se puede clasificar

como de alta solubilidad, en donde se encuentran los acrilonitrilos (solubilidad en agua 8%), mediana

solubilidad tales como metacrilatos y acrilatos (solubilidad en agua 1-3%), y monómeros

prácticamente insolubles en agua, tales como butadieno, estireno, cloruro de vinilo entre otros. La

solubilidad de los monómeros es un parámetro importante en el proceso de polimerización ya que

determina la velocidad de iniciación37.

Medio dispersante

Generalmente el agua se usa como medio dispersante para las gotas monoméricas y partículas

poliméricas, por ser económica, inerte y amigable con el medio ambiente. Exhibe baja viscosidad y

se comporta como un excelente transferente de calor, permitiendo que grandes cantidades del calor

exotérmico de la polimerización se disipen rápidamente. Es el medio difusor de pequeñas cantidades

de monómeros, que viajan desde las gotas (que actúan como reservorios) hasta las micelas que se

hinchan por el crecimiento de las cadenas poliméricas, y así formar las partículas poliméricas.

Además, es el solvente para los surfactantes, iniciadores, buffers, electrolitos y demás

componentes2,37.

Marco teórico 9

La calidad del agua utilizada en la polimerización en emulsión es importante. Generalmente se

emplea agua desionizada, ya que, la presencia de iones extraños o iones en concentraciones no

controladas puede interferir tanto con el proceso de iniciación como con la acción del surfactante40.

Surfactantes

Los surfactantes (también denominados emulsificadores, jabones, agentes estabilizadores y

detergentes) son agentes activos de superficie y corresponden a moléculas que tiene un segmento

hidrofóbico (soluble en aceite), compuesto por una cadena larga (como dodecil, hexadecil y

alquilbencenos) y un grupo hidrofílico (soluble en agua), es decir, son anfipáticas2. Los surfactantes

son clasificados de acuerdo a la naturaleza del grupo hidrofílico como surfactantes aniónicos, donde

la parte hidrofílica es un anión, tales como derivados de ácidos grasos (estearato de sodio o potasio,

lauratos, palmitatos), sulfatos y sulfonatos (dodecilsulfato de sodio y dodecilbenceno sulfonato de

sodio); surfactantes catiónicos, donde la parte hidrofílica es un catión, tales como cloruro de

dodecilamonio y bromuro de cetiltrimetilamonio; surfactantes no iónicos donde la parte hidrofílica

es un grupo no iónico, tales como polietilenglicol, alcohol polivinílico y hidroxietilcelulosa;

surfactante anfóteros o zwitteriones, donde la propiedades de la función hidrofílica dependen del pH,

tales como ácidos de alquilamino o alquilimino40,41.

En general los surfactantes juegan un papel importante durante la polimerización en emulsión,

debido a que disminuyen la tensión superficial, estabilizando la interfaz aceite/agua. Con agitación,

dispersa o emulsiona los monómeros en la fase acuosa. Si se emplean por encima de la concentración

micelar crítica (CMC) generan micelas, las cuales proveen los sitios primarios para la nucleación de

partículas, estas son ordenadas en un conjunto de moléculas (clusters) emulsionantes, con el

segmento hidrofóbico orientado hacia el centro del cluster y el segmento hidrofílico orientado hacia

el agua2. Cabe añadir, que para surfactantes iónicos las micelas se formarán a temperaturas

superiores al punto de Kraff, y para surfactantes no iónicos, las micelas se formarán a temperaturas

inferiores del punto de enturbiamiento. Para realizar polimerización en emulsión las temperaturas

están por encima del punto de Kraff empleando surfactantes iónicos e inferiores al punto de

enturbiamiento para surfactantes no iónicos37. En adición, los surfactantes son estabilizadores de las

gotas monoméricas en forma de emulsión y son agentes que solubilizan a los monómeros dentro de

las micelas, así como estabilizan las partículas de polímero en crecimiento y las partículas de látex

después de haber finalizado la polimerización en un gran periodo38,39.



La selección del surfactante tiene ventajas y desventajas, haciendo su selección una variable

importante en la polimerización42. Los surfactantes aniónicos suministran una excelente

estabilización por repulsión electrostática durante la etapa de nucleación y también en las partículas

de látex final, facilitando la formación de partículas poliméricas relativamente pequeñas con una

dispersión muy baja, esto es debido a las altas concentraciones de surfactante en la fase acuosa

correspondidas a las bajas constantes de adsorción y la baja velocidad de adsorción en la interfaz

polímero/agua39,43. Sin embargo, las desventajas de los látex estabilizados con este tipo de

emulsionantes a menudo son inestables al agregar electrólitos, también en ciclos de congelación y

descongelación y en presentan una limitada eficiencia estabilizadora para concentraciones de sólidos

superiores al 40% y presentan alta sensibilidad al agua2,40. Por el contrario, los surfactantes no iónicos

proporcionan estabilidad estérica, son estables ante electrólitos y son estables ante ciclos de

congelación y descongelación, pero son generalmente ineficientes en reacciones de nucleación para

formar las partículas2,39. A nivel industrial e investigativo es muy empleado la mezcla de surfactantes

aniónicos y no iónicos, que suministran control en el tamaño de partícula y mejora la estabilidad

coloidal2,39. Los surfactantes catiónicos y anfóteros no son muy empleados en polimerización en

emulsión.

Iniciadores

Los iniciadores cumplen la función de generar radicales libres para propagar la polimerización de

las moléculas monoméricas. Los iniciadores más comunes en polimerización en emulsión son de

tipo térmico, los cuales, a temperaturas relativamente altas se descomponen generando radicales

libres, y los de tipo rédox, los cuales generan radicales libres por reacciones de reducción-oxidación

a temperaturas inferiores de 50 °C38,40. Los fotoiniciadores no son comúnmente empleados en

polimerización en emulsión, no obstante, ha habido estudios académicos en esta área44–47. Los

iniciadores de radicales libres también pueden ser clasificados como solubles en agua o aceite. Entre

los iniciadores solubles en agua se encuentran los persulfatos de amonio, -potasio o -sodio (los cuales

se descomponen en la fase acuosa para producir dos aniones sulfatos que inician la polimerización),

peróxido de hidrogeno y diclorhidrato de 2,2'-azobis (2-amidinopropano). Solubles parcialmente en

agua, como hidroperóxido de terc-butilo, peróxido de ácido succínico (CAS No:123-23-9) y 4,4'-

azobis (ácido 4-cianopentanoico). Solubles en aceite, como peróxido de benzoílo y

azobisisobutironitrilo. Por otra parte, los iniciadores rédox más comunes son persulfato de hierro,

hidroperóxido de cumeno y mezclas con peróxido de hidrogeno e iones de hierro, sulfito y bisulfito37.

Marco teórico 11

Otros componentes

En polimerización en emulsión se pueden incluir una gran cantidad de componentes. Entre estos se

pueden incluir agentes de transferencia de cadena, los cuales ayudan a regular la masa molecular y

la distribución de la masa molecular del polímero en el látex48. Los más empleados son los

mercaptanos, que contienen un enlace azufre e hidrogeno muy susceptible al ataque de radicales en

comparación a los grupos vinilo presente en los monómeros, promoviendo la terminación e inicio

de nuevas cadenas poliméricas49,50. En adición, componentes como catalizadores de transporte

ayudan a la migración de monómeros (fase orgánica) a la fase acuosa para dar inicio a la reacción.

Entre estos, son empleados sales cuaternarias de amonio y fosfonio51,52. Una alternativa a las sales

cuaternarias son el uso de macromoléculas cíclicas como los éteres de corona y ciclodextrinas que

ayudan a solubilizar los monómeros en el interior de su cavidad hidrófoba favoreciendo su

transferencia a la fase acuosa donde se encuentran los radicales libres31,53,54.

Además, componentes como agentes de entrecruzamiento también pueden ser usados para controlar

la fracción de material polimérico entrecruzado, estos son monómeros multifuncionales con grupos

vinilo capaces de crear redes durante la polimerización55,56. Otros componentes como buffers

también pueden ser incorporados dentro de los componentes para controlar los cambios de pH, ya

que, en pH no adecuados puede ocurrir hidrólisis de los monómeros, y también en los polímeros

formados, conllevando problemas para finalizar la polimerización57. Para lo cual, es de gran

importancia mantener el pH = 7.0 preferiblemente, para disminuir significativamente la hidrólisis

durante la polimerización. Los buffers también previenen la hidrólisis de los surfactantes y

mantienen la eficiencia de los iniciadores, ya que la velocidad de descomposición de los iniciadores

depende del pH38. Es importante mantener el control del pH, sin embargo, los buffers son sales y

proporcionan electrolitos al sistema, los cuales pueden influenciar en la estabilidad coloidal y el

tamaño de partícula, debido al efecto de la fuerza iónica58,59.

Cabe resaltar que, para polimerizaciones en emulsión la ausencia de agentes de transferencia de

cadena, catalizadores de transporte, agentes de entrecruzamiento, y buffers, los parámetros

estructurales son determinados primordialmente por la temperatura de polimerización, concentración

de iniciador y la naturaleza de los monómeros39,60.

Otros componentes en polimerización en emulsión pueden estar presentes como electrolitos,

anticongelantes, agentes secuestrantes, coalescentes, plastificantes, agentes espesantes, agentes

antimicrobianos, antioxidantes, absorbentes de rayos UV, pigmentos, rellenos, entre otros2.



1.1.2 Tipos de polimerización heterogénea

Hay cuatro principales tipos de polimerización heterogénea con radicales libres en fase líquida, los

cuales son: polimerización en emulsión, polimerización en microemulsión, polimerización en

miniemulsión y polimerización en dispersión, todas las anteriores pueden producir partículas

poliméricas de tamaño nano a micrométrico61,62. Estas reacciones de polimerización heterogénea se

han tornado de gran importancia en el sector tecnológico, comercial y ambiental, debido a la

producción de materiales poliméricos de alto rendimiento tales como cauchos sintéticos,

termoplásticos, recubrimientos, adhesivos, aglutinantes, modificadores reológicos, pigmentos

plásticos, estándares para la calibración de instrumentos, pruebas de inmunodiagnóstico, soportes

poliméricos para la purificación de proteínas y sistemas de liberación controlada como

administración de fármacos, entre otros., además por contribuir a la conservación del medio

ambiente al no emplear solventes tóxicos63. Es de gran importancia entender todos los procesos que

ocurren en la formación de las partículas poliméricas, por tanto, es necesario la comprensión

detallada del mecanismo y la cinética de polimerización en emulsión.

1.1.3 Mecanismo de polimerización en emulsión

La polimerización en emulsión es un tipo de polimerización por adición de radicales libres, los cuales

se componen de tres etapas principales, como son: la iniciación, propagación y terminación2. A

continuación, se describe en qué consiste cada una de las diferentes etapas.

Iniciación

En la primera etapa es usado un iniciador que se descompone para producir radicales libres, los

cuales reaccionan con monómeros que contienen enlaces carbono-carbono insaturados (CH2=CH-

R), y así convertirlos en centros activos para formar radicales en crecimiento, obteniendo la

polimerización. Los radicales libres pueden generarse por dos principales procesos: 1) ruptura

homolítica (homólisis) de un enlace sencillo producto de calentamiento o radiación, y 2) reacciones

redox64. Entre los anteriores métodos para generar radicales libres primarios (R*), es comúnmente

usado, la descomposición térmica, donde el iniciador (I) se disocia homolíticamente, como se

evidencia a continuación:

I 2R*K

d

(1)

Marco teórico 13

Donde Kd es la constante de velocidad en la disociación del iniciador a una temperatura específica,

y está podrá ser de primer orden. La magnitud de la velocidad de disociación es generalmente del

orden 10-4/s a 10-6/s en temperaturas optimas a las cuales se usan los iniciadores específicos65. La

velocidad de disociación (Rd) está dada por:

𝑑[𝑅∗] 𝑑𝑡⁄ = 𝑅𝑑 = 2𝐾𝑑[𝐼] (2)

Donde [I] es la concentración del iniciador y el factor 2 es debido a que se producen dos radicales

libres primarios por cada molécula de iniciador. Cuando los radicales libres primarios se forman,

atacan a las moléculas de monómeros (M) para formar centros activos (RM*) e iniciar el crecimiento

de la cadena, la cual es una reacción rápida en comparación de la disociación del iniciador2, como

se muestra a continuación:

R* + M RM*K

i

(3)

Donde Ki es la constante de velocidad para la iniciación. La velocidad de iniciación (Ri) para la

ecuación 3, es igual a la velocidad de disociación del iniciador (ecuación 2), ya que, los radicales

libres primarios como se dijo anteriormente se disociación a una velocidad inferior y, por tanto, esta

determina la velocidad de iniciación. Por lo que Ri está dada por:

(4)

Donde f es la eficiencia del iniciador, es decir, es la fracción de radicales libres primarios (R*) que

son capturados por monómeros e inician la reacción de polimerización, y normalmente tienen una

eficiencia en el rango de 0,3-0,865,66.

Propagación

La iniciación es seguida por la propagación de la cadena polimérica, cuya etapa consiste en la adición

de un gran número de moléculas monoméricas (nM) a los centros activos (RM*) para realizar el

crecimiento del polímero, donde el centro activo se transfiere al final de la cadena polimérica

(Pn+1*)2,66, como se observa en la ecuación 5.

Ri = 2fKd[I]



RM* + nM Pn+1*K

p

(5)

Cada molécula monomérica añadida a la propagación, posee la misma constante de velocidad (Kp),

debido a que la reactividad del centro activo es independiente al tamaño de la cadena66. La reacción

de la ecuación 5, es de carácter bimolecular, y Kp entonces, es una constante de segundo orden y

obtiene valores para la mayoría de los monómeros, que están en el rango de 102-104 L/mol s65. La

velocidad de polimerización (Rp), también es conocida como la velocidad de consumo del

monómero, ya que, este se disminuye por las reacciones de propagación e igualmente iniciación, por

tanto, la ecuación 6 muestra la velocidad de polimerización.

(6)

Donde [R*] es la concentración de los radicales libres primarios, [M] es la concentración de los

monómeros y [M*] es la concentración de todas las cadenas radicalarias, no importando su tamaño2.

En la ecuación 6 es posible despreciar la etapa de iniciación, puesto que el consumo de monómero

es mucho menor en comparación a la etapa de propagación, debido a que los radicales libres

primarios producidos se encuentran en una muy baja concentración (~10-8 M); además, haciéndolos

difíciles de cuantificar64. Por tanto, para un proceso que produce una elevada concentración de

polímero, una aproximación muy cercana a la velocidad de polimerización puede darse solamente

con la velocidad de propagación, por este motivo, la ecuación 6 puede ser reducida como se expresa

a continuación:

Rp = Kp[M*][M] (7)

Es importante señalar que Kp, al poseer valores altos de la constante de velocidad (102-104 L/mol s),

el crecimiento de la cadena tiene lugar rápidamente, además, el sistema de reacción consistirá en

cadenas poliméricas completamente desarrolladas de alto peso molecular y ninguna especie

intermedia puede aislarse. Sin embargo, como consecuencia de que Kd sea pequeña en comparación

con Kp, el tiempo necesario para medir la conversión de monómero es de órdenes de magnitud mayor,

que el tiempo necesario para el crecimiento completo de una molécula de polímero66.

Rp= - d[M]

dt= Ki[R*][M] + Kp[M*][M]

Marco teórico 15

Terminación

En esta última etapa, el crecimiento de la cadena polimérica termina y se presenta dos tipos de

mecanismos para la finalización de la reacción, los cuales son: combinación y desproporción65,66. En

ambos mecanismos las cadenas de dos polímeros en crecimiento reaccionan mutuamente2. Para el

primer mecanismo, la finalización se da por aniquilación de dos centros activos, los cuales se acoplan

y forman un enlace covalente, dando como resultado una única molécula de polímero, como se

observa a continuación:

Pn* + Pm* Pn+m

Ktc

(8)

Donde Ktc es la constante de velocidad para la terminación por combinación.

La desproporción es cuando una cadena creciente abstrae un átomo de hidrógeno de otra cadena,

dejándolo con un grupo final insaturado y el otro saturado, como se puede evidenciar en la ecuación

9.

Pn* + Pm* Pn + Pm

Ktd

(9)

Donde Ktd es la constante de velocidad para la terminación por desproporción. Este mecanismo

ocurre ocasionalmente en comparación con la combinación2.

La terminación también puede ocurrir por transferentes de cadena, los cuales envuelven la remoción

de un átomo y la formación de un nuevo radical, e iniciar la reacción formando otros segmentos,

generando una disminución en el peso molecular y finalizando la polimerización. Otros reportes

acerca de la terminación también son la adición de retardantes o inhibidores como fenoles y catecoles

haciendo terminación en los sitios activos37.

1.1.4 Progreso de polimerización

Se observan diversos comportamientos para la velocidad de polimerización frente a la conversión,

los cuales dependen de las velocidades relativas de iniciación, propagación y terminación, y a su vez

de los monómeros y condiciones de reacción40. En la figura Figura 2. Intervalos y diferentes

comportamientos observados en polimerización en emulsión40. se observa los diferentes progresos



de la polimerización en emulsión, donde independientemente del comportamiento observado, se

evidencian tres intervalos (I, II y III) basados en el número de partículas N (concentración en número

de partículas/litro, aproximadamente 1016-1018/L) y la fase separada de gotas monoméricas. La fase

de monómeros está presente en el intervalo I y II pero no en el III, además, la nucleación ocurre en

intervalo I y la velocidad de polimerización va aumentando con el tiempo a medida que aumenta el

número de partículas, las cuales se incrementan en el intervalo I y es constante en el intervalo II y

III40.

Las partículas poliméricas en crecimiento contienen polímero y monómero, y estas absorben

surfactante para mantenerse estables hasta que la CMC disminuye, las micelas inactivas se vuelven

inestables y desaparecen con la disolución del surfactante micelar. Al final del intervalo I o inicio

del II, casi todo el surfactante ha sido absorbido. Como consecuencia las gotas de monómero son

inestables y coalescen si la agitación se detiene. El intervalo I es el más corto de los tres, y su duración

varía entre el 2-15% de conversión, el cual depende de la solubilidad en agua de lo monómeros, ya

que, a mayor solubilidad tendrá una más rápida terminación. Esto es sin duda una consecuencia, para

conocer que la nucleación homogénea está ocurriendo simultáneamente con la nucleación micelar,

lo que resulta en un mayor número de partículas en estado estacionario40.

En el intervalo II la velocidad de polimerización permanece constante o aumenta ligeramente con el

tiempo. Se mantiene así, en equilibrio la concentración de monómero en la partícula polimérica, por

medio de la difusión del monómero que se encuentra en el medio dispersante, que a su vez se va

solubilizando desde las gotas monoméricas, el cual realiza la función de conservar saturado el medio.

Las partículas poliméricas van incrementado su tamaño a medida que las gotas disminuyen el mismo.

La transición del intervalo II al III ocurre a una baja conversión (15-50% para alta y mediana

solubilidad y 70-80% para monómeros con baja solubilidad), a su vez la solubilidad de los

monómeros aumenta. El intervalo II finaliza cuando las gotas monoméricas desaparecen37.

En el intervalo III el número de partículas permanece constante, además, el monómero soluble en el

medio dispersante actúa como reservorio y la velocidad de polimerización disminuye con la

concentración de monómero en las partículas poliméricas. Usualmente se logran conversiones

finales hasta el 100%.

Marco teórico 17

Figura 2. Intervalos y diferentes comportamientos observados en polimerización en emulsión40.

1.1.5 Cinética de polimerización en emulsión

La expresión para la velocidad de polimerización es obtenida al considerar la propagación de la

ecuación 7, donde la concentración de [M*] se puede expresar de la siguiente forma.

[M*] = N'n

𝑁𝐴 (10)

Donde N es la concentración de las micelas por partícula, n es el numero promedio de radicales por

micela y NA es el número de Avogadro. La combinación de la ecuación 7 y 10 da origen a la ecuación

de velocidad de polimerización (ecuación 11).

Rp= N'n Kp[M]

NA (11)

El valor de “n” determina la velocidad de polimerización y depende de la difusión de radicales fuera

de las partículas poliméricas (desorción), el tamaño de partícula, modos de terminación y velocidades

de iniciación y terminación, y de otros parámetros de reacción63. Dependiendo del valor de “n” hay

tres casos que pueden ser resumidos de forma cualitativa.

Caso 1: n ˂ 0.5

El número promedio de radicales por partícula está por debajo de 0.5. Hay desorción de los radicales

en las partículas poliméricas y la terminación en la fase acuosa son una posibilidad. Además, “n”

disminuye su valor cuando el tamaño de partícula es pequeño y la velocidad de iniciación es baja 40.



Caso 2: n = 0.5

Este caso ocurre cuando la desorción de radicales no ocurre o es despreciable comparada con la

velocidad de radicales entrantes a las partículas (absorción). Para un momento dado, la mitad de

partículas poliméricas contienen radicales y se encuentran en crecimiento, mientras que la otra mitad

esta inactiva. Por tanto, el número promedio de radicales por partícula es igual a 0.5. El

comportamiento de este caso se conoce como sistemas cero-uno para indicar que una partícula

contiene cero o un radical en un momento dado 40,63.

Caso 3 n ˃ 0.5

Un número significativo de partículas poliméricas contiene dos o más radicales, tanto para que “n”

sea superior a 0.5, sin embargo, también se presentará partículas que no tengan radicales. Este

comportamiento ocurre si el tamaño de partícula es grande o la velocidad de terminación es baja.

Este caso presenta una velocidad de iniciación es rápida, y la terminación en el medio dispersante y

la desorción de radicales no tienen importancia40,63.

Los tres casos se resumen visualmente en la figura 3.

Figura 3. Esquema representando los tres casos cinéticos basados en la teoría de Smith-Ewart63.

Marco teórico 19

1.1.6 Grado de polimerización

El grado de polimerización es definido como la velocidad de crecimiento de una cadena polimérica

divida por la velocidad a la cual los radicales primarios entran a la partícula polimérica37, expresado

por la siguiente ecuación:

��n = 𝑟𝑝

𝑟𝑖=

N Kp[M]

Ri (12)

La ecuación 12 desprecia cualquier terminación por transferencia de cadena, si la transferencia de

cadena ocurriera el grado de polimerización estaría dado por la ecuación 13.

��n = 𝑟𝑝

𝑟𝑖 ∑ 𝑟𝑡 (13)

Donde ∑ 𝑟𝑡 es la sumatoria de las reacciones de terminación por transferencia de cadena40.

2. Objetivos

2.1 Objetivo General

Diseñar nanopartículas tipo core-shell por copolimerización en emulsión basados en

copolímeros metacrílicos con potencial aplicación en la encapsulación y liberación de

aceites esenciales.

2.2 Objetivos Específicos

Establecer condiciones experimentales requeridas para la síntesis de copolímeros basados

en metacrilato de metilo, metacrilato de laurilo y γ-metacriloxipropil-trimetoxisilano.

Relacionar la estructura de los copolímeros con las propiedades físicas de las nanopartículas

tipo core-shell obtenidas por copolimerización en emulsión.

Determinar relaciones entre la estructura de las nanopartículas core-shell con su capacidad

de encapsulación y liberación de aceites esenciales.

3. Metodología

La presente investigación se desarrolló en el grupo de investigación en Macromoléculas de la

Universidad Nacional sede Bogotá. La metodología del trabajo comprendió cuatro etapas, cada una

con su respectiva caracterización, las cuales son: 1) establecer las condiciones experimentales para

la síntesis del copolímero semilla con los monómeros LMA y MMA; 2) a partir de las condiciones

experimentales halladas, se sintetizó cinco semillas entre LMA y MMA con diferentes relaciones

molares; 3) las semillas obtenidas sirvieron como núcleos de crecimiento para obtener seis CSNs

por la adición de MPS; y 4) determinar la relación estructural de las seis CSNs con la capacidad de

encapsulación y liberación.

Reactivos

Los siguientes monómeros fueron usados para la formación de los diferentes látex: LMA 96.0%,

MMA 99.0% y MPS 98.0% Sigma-Aldrich. Los monómeros se purificaron dos veces por

cromatografía de columna, empleando óxido de aluminio básico de actividad I (Merck). Los

siguientes reactivos se usaron sin purificación: dodecilsulfato de sodio (SDS) 96.0%, persulfato de

amonio (APS) 98.0% y D(-)-Manitol ˃98.0% de AppliChem Panreac, β-ciclodextrina (β-CD)

≥97.0% de Sigma-Aldrich, hidrógenofosfato de diamonio (DAP) 99.0%, dihidrógenofosfato de

sodio monohidratado (MSP) ≥99.0%, etanol absoluto >99.5%, metanol absoluto 99.9%, tolueno ≥

99.9 %, tetrahidrofurano ≥ 99.8 % y cloroformo ≥ 99.0% de Merck, argón (Ar) 5.0 UAP >99,9% de

Linde, S(-)-limoneno 97% Alfa Aesar y por último se usó agua desionizada (resistividad de 18.2

MΩ.cm) obtenida por un purificador (PURELAB flex 4, ELGA LabWater®).



3.1 Condiciones experimentales para la síntesis semilla

Las condiciones experimentales para la copolimerización en emulsión tipo batch1 de los monómeros

LMA y MMA en relación molar 1:1 fueron establecidas bajo el estudio de un diseño experimental

variable a variable mediante la modificación independiente de los siguientes parámetros: variación

de la temperatura de copolimerización, adición de cosolvente, modificación de la concentración de

un catalizador de transporte y modificación de la concentración de surfactante. Los criterios de

selección estuvieron proporcionados por un mejor rendimiento del látex, un menor tamaño de

partícula (teniendo en cuenta el índice de polidispersión, PdI) y una composición más cercana a la

nominal.

La copolimerización en emulsión fue realizada en un sistema cerrado con reactor de vidrio, atmosfera

inerte de Ar con presión positiva, agitación magnética de 1400 rpm y una duración de 24 h

adicionado el iniciador (ver figura 4). En el proceso, después de cargados los componentes

(excluyendo el iniciador), fue realizado una pre-emulsión en baño sónico (Branson 2510 Ultrasonic)

durante 15 minutos, seguido por una desgasificación con flujo de Ar durante 5 minutos, asimismo

una agitación por 5 minutos a la temperatura de trabajo, y finalmente la adición de iniciador. Después

de finalizada la polimerización en emulsión, el látex producto fue filtrado por papel cualitativo

BOECO Germany® y caracterizado respectivamente. A continuación, se describen los

procedimientos de síntesis para los diferentes parámetros.

1 La polimerización en emulsión tipo batch es aquella en la que todos los componentes excepto el iniciador se

encuentran en el reactor antes de iniciar la reacción127.

Metodología 25

Figura 4. Montaje de la copolimerización en emulsión tipo batch del LMA y MMA.

3.1.1 Temperatura

La temperatura de síntesis se estudió para intervalos de 5 °C en un rango de 60 a 80 °C, empleando

las mismas cantidades en masa de los componentes. Un procedimiento típico fue seguido para los

cinco experimentos, en el cual fueron cargados al reactor 16.0 g de un buffer fosfato (0.1 M) con un

pH 7.3 y luego se adicionaron 2.15 g LMA, 0.85 g MMA, 0.30 g SDS y 10.0 mg APS.

3.1.2 Cosolvente

Se adicionó metanol en bajas proporciones como cosolvente para aumentar la solubilización del

LMA. La masa del medio dispersante (disolvente) se mantuvo constante a 16.0 g, y fueron estudiados

cinco experimentos con diferentes relaciones de metanol y solución buffer fosfato (0.1 M) pH 7.3 a

una temperatura de 80 °C. En el reactor fueron cargados las relaciones de masa metanol/agua en

0.0/16.0, 0.8/15.2, 1.6/14.4, 2.4/13.6 y 3.2/12.8, seguido de las mismas cantidades en masa para 2.15

g LMA, 0.85 g MMA, 0.30 g SDS y 10.0 mg APS.

3.1.3 Catalizador de transporte

La influencia de la β-CD sobre el látex fue estudiada cuando la concentración es modificada en 0.0,

6.2, 12.5 y 31.2 g/L, cuya masa corresponde en 0.0, 0.10, 0.20 y 0.50 g, respectivamente, y los demás

componentes permanecen constantes. Para ello, fueron realizados cuatro experimentos a 80 °C. El

procedimiento para los experimentos fue cargar al reactor 16.0 g de un buffer fosfato (0.1 M) con un

pH 7.3, posteriormente se añadió 2.15 g LMA, 0.85 g MMA, 0.30 g SDS, las diferentes masas de β-

CD y 10.0 mg APS.

3.1.4 Surfactante

Fue estudiado el efecto del SDS sobre el látex cuando la concentración es modificada, para esto se

tuvo en cuenta la publicación de Cifuentes y colaboradores67, donde reportan el aumento de la CMC

del SDS cuando hay presencia de β-CD. Para esto, se realizaron cuatro experimentos a 80 °C donde

se varió la masa del SDS en 0.050, 0.10, 0.20 y 0.30 g, y los demás componentes permanecieron

constantes. El procedimiento para los experimentos fue cargar en el reactor 16.0 g de un buffer



fosfato (0.1 M) con un pH 7.3, posteriormente se añadió 2.15 g LMA, 0.85 g MMA, las

correspondientes masas de SDS, 0.20 g β-CD y 10.0 mg APS.

3.2 Síntesis semilla

Con las condiciones experimentales establecidas del numeral anterior, fueron sintetizadas cinco

semillas por copolimerización en emulsión tipo batch de los monómeros LMA y MMA en relación

molar 1:1, 2:1, 1:2, 1:0 y 0:1, siguiendo el mismo procedimiento descrito en condiciones de síntesis.

Para ello, fueron duplicadas las cantidades (en comparación de las condiciones experimentales) de

los componentes y cargados en un reactor más grande. Un procedimiento típico fue seguido para los

cinco experimentos, donde se cargaron 32.0 g de un buffer fosfato (0.1 M) con un pH 7.3, luego se

adicionaron las respectivas masas de LMA y MMA (ver tabla 1), 0.60 g SDS y 20.0 mg APS.

3.3 Síntesis de nanopartículas core-shell

Para la síntesis de las nanopartículas core-shell (CSNs), fueron usadas las cinco semillas del

procedimiento anterior como núcleos de crecimiento, donde posteriormente fue añadido MPS para

obtener seis CSNs. La síntesis fue realizada por copolimerización en emulsión vía semi-batch2 seed

emulsion polymerization, en atmosfera inerte, a una temperatura de 80 °C, con agitación de 1400

rpm y una duración de 3 h después de agregado el iniciador (ver figura 5). En el reactor fueron

cargaron 16.0 g de los látex semilla, seguido por una desgasificación con flujo de Ar durante 5

minutos, luego una agitación por 5 minutos a la temperatura de trabajo, un exceso de APS (10.0 mg)

y la adición de MPS (flujo 0.33 g/min) al medio de reacción. Para todos los sistemas se adicionó una

cantidad de MPS equivalente con una relación masa de 1/6 respecto a los monómeros precursores

(LMA y MMA), además, para la semilla obtenida con una relación LMA:MMA de 1:1 se preparó

otra relación de 1/3. Denominadas al final de la relación molar como MPS (1/6) y 2MPS (1/3),

respectivamente.

2 La polimerización en emulsión tipo semi-batch es aquella donde algunos componentes son situados

inicialmente en el reactor e incluye generalmente la alimentación programada de monómero durante la

polimerización127.

Metodología 27

Figura 5. Montaje de la copolimerización en emulsión tipo semi-batch para obtener las CSNs.

Tabla 1. Masa de los monómeros en la formulación de las semillas y CSNs.

Relación 1 Semilla CSNs

LMA (g) MMA (g) MPS (g)

1:1:MPS 4.3 1.7

0.50

1:1:2MPS 1.00

1:2:MPS 3.4 2.6 0.50

2:1:MPS 5.0 1.0 0.50

0:1:MPS 0.00 6.00 0.50

1:0:MPS 6.00 0.00 0.50

1 LMA:MMA:MPS

3.4 Caracterización de las semillas y nanopartículas core-shell

3.4.1 Contenido de sólidos y rendimiento

El contenido de sólidos y rendimiento del látex (RL) fue determinado por método gravimétrico

usando la balanza analítica RADWAG AS 60/220.R2, donde las semillas y CSNs fueron filtradas

por papel cualitativo BOECO Germany® y posteriormente pesadas por triplicado (~1.5 g del látex)

con 15.0 mg de inhibidor (D(-)-Manitol) en un recipiente de vidrio y calentando en horno (BINDER

GmbH ED 115) a 50 °C por 24 h. El polímero producto de la evaporación fue pesado y reportado



mediante la ecuación 14 como el promedio de % sólidos. El RL fue determinado mediante la razón

del porcentaje de sólidos experimental y teórico, usando la ecuación 15 y 16. Cabe añadir que, el

porcentaje de sólidos es la masa de los componentes iniciales antes de la polimerización.

% 𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑝𝑜𝑙í𝑚𝑒𝑟𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑎𝑙á𝑡𝑒𝑥 ∗ 100 (14)

% 𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 =𝑚𝑎𝑠𝑎𝑚𝑜𝑛𝑜𝑚é𝑟𝑜𝑠

𝑚𝑎𝑠𝑎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙− 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑚𝑜𝑛𝑜𝑚é𝑟𝑜𝑠 ∗ 100 (15)

%𝑅𝐿 =% 𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙

% 𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 ∗ 100 (16)

3.4.2 Cinética de polimerización

La velocidad de polimerización se determinó por método gravimétrico empleando la balanza

analítica RADWAG AS 60/220.R2, donde se fueron retirando alícuotas de la mezcla de

polimerización a recipientes con inhibidor durante 24 h. La alícuota fue pesada y calentada en horno

(BINDER GmbH ED 115) a 50 °C por 24 h. El polímero residuo fue pesado para determinar el %

sólidos y comparado con el valor teórico para ser reportado como porcentaje de conversión mediante

la ecuación 16.

3.4.3 Purificación

La purificación de los látex para las semillas y CSNs, se realizó con etanol absoluto en volúmenes

1:2 y luego fue centrifugado a 4500 rpm por 5 minutos. Este proceso se repitió cinco veces y

posteriormente fueron secados en horno de vacío (ACEQUILABS HRV-1015) a 30 °C y 0.5 atm de

presión por 96 h. El copolímero producto fue empleado directamente para su respectiva

caracterización.

Metodología 29

3.4.4 Prueba de solubilidad

Se realizaron pruebas de solubilidad para las semillas y CSNs. Primero los látex fueron purificados

y llevados a una concentración de 0.5 y 1.0% m/v con tetrahidrofurano, cloroformo y tolueno, la

solubilidad fue determinada después de 24 h.

3.4.5 Análisis del pH

Se determinó el pH para las semillas y CSNs, usando el potenciómetro Lab 845 SI Analytics

(calibrado con estándares de pH 4.0, 7.0 y 9.0 (Merck) a 20 °C), para el medio dispersante con un

buffer de fosfatos 0.10 M antes de la polimerización en emulsión y al finalizar.

3.4.6 Distribución del tamaño de partícula

La distribución del tamaño de partícula se determinó por dispersión de luz dinámica (DLS) usando

el equipo Zetasizer Nano ZS de Malvern equipado con un láser de He-Ne a 4.0 mV, una longitud de

onda 633 nm, empleando un índice de refracción 1.59, absorción 0.01 y una temperatura de 25 °C.

Las medidas se realizaron por triplicado con 10 corridas por medición y fueron reportadas como el

promedio de tamaño de partícula con su respectivo índice de polidispersión68 (PdI)3. Los látex fueron

diluidos al 0.1 % de sólidos con agua desionizada y medidos en celda de vidrio PCS115. Los datos

fueron tratados con el software Zetasizer 7.11.

3.4.7 Microscopia electrónica de transmisión

La morfología de las semillas y CSNs fue observada usando el equipo JEM-1400 Plus de Jeol, con

un voltaje de aceleración a 80 kV. Los látex fueron diluidos con agua desionizada al 0.1 % de sólidos,

depositados en rejillas de cobre mesh 300 recubiertas con formvar® y posteriormente secados a

3 El PdI para medidas por DLS es definida como la desviación estándar (σ) de la distribución del tamaño de

partícula dividida por la media del tamaño de partícula. La PdI es usado para estimar la uniformidad promedio

de las partículas en solución. Una muestra es considerada monodispersa cuando los valores de PdI son

inferiores a 0.1, y cuando los valores de PdI son grandes, corresponden a una distribución en tamaño de

partícula amplia128.



temperatura ambiente. Las imágenes fueron procedas por el software Gatan Microscopy Suite®

versión 2.11.1404.0

3.4.8 Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)

Los espectros de FTIR en reflectancia total atenuada (ATR) fueron tomados usando el equipo Nicolet

Is10 modelo Thermo Fisher Scientific con el accesorio Smart iTR cristal de diamante HATR, en un

rango de 600-4000 cm-1 (número de onda) con resolución de 4 cm-1 y acumulación de 32 scans;

realizando antes de cada lectura un background. Los látex de las semillas y CSNs fueron purificados

y el polímero producto se ubicó directamente sobre el cristal de diamante y los espectros procesados

con el software OMNIC.

Para establecer el contenido del MPS en las CSNs, los látex fueron purificados y calcinados en mufla

(Furnace 48000 Thermolyne) a 500 °C durante 5 h. Los óxidos fueron ubicados directamente sobre

el cristal de diamante y los espectros procesados con el software OMNIC.

3.4.9 Resonancia magnética nuclear

Los espectros 1H RMN de las semillas se tomaron en un espectrómetro Bruker Advance 400, con

una sonda BBO estándar de 5 mm, que opera a 400,13 MHz para 1H, con tiempo de reciclo de 1s y

16 scans, Los látex fueron purificados y el polímero producto se disolvió a una concentración de

3.6% m/v, usando cloroformo deuterado (CDCl3) 99.8% con tetrametilsilano 0.03% v/v de Sigma-

Aldrich como solvente. Las FIDs fueron procesadas con el software Mestrenova y las señales se

reportan como desplazamiento químico (δ/ppm) usando como referencia tetrametilsilano (TMS, δH

0,0 ppm). La composición de los copolímeros fue estimada por las señales distintivas para ambos

monómeros, específicamente, señales en δH = 3.9 y 3.6 ppm dadas para –OCH2 del LMA y –O-CH3

del MMA respectivamente. La cantidad relativa del MMA (nMMA) en el copolímero fue determinada

por la ecuación 17.

𝑛𝑀𝑀𝐴 =2𝐼𝑂𝐶𝐻2−

3𝐼𝑂𝐶𝐻3

(17)

Metodología 31

3.4.10 Análisis termogravimétrico

La estabilidad térmica de las semillas y CSNs fue evaluada por TGA usando el equipo TGA 1

METTLER TOLEDO a una velocidad de calentamiento de 10 °C/min, bajo flujo (50 mL/min) de N2

en un rango de 30-600 °C y flujo (50 mL/min) de aire en un rango de 600-750 °C. Los látex fueron

purificados y el polímero producto (~10-20 mg) se dispuso en una capsula de alúmina para ser

analizado. Los datos fueron procesados con el software STARe Evaluation.

3.4.11 Calorimetría diferencial de barrido

La transición vítrea (Tg) de las semillas y CSNs fue evaluada por DSC usando el equipo DSC 1

METTLER TOLEDO en un rango de -60-200 °C, velocidad de calentamiento de 10 °C/min y flujo

(50 mL/min) de N2. Los copolímeros fueron calentados a 150 °C para borrar el historial térmico y

estabilizar la estructura copolimérica. Los látex fueron purificados y el copolímero producto (~10-

15 mg) se dispuso en una capsula de aluminio sellada y con una mínima perforación. Los datos

fueron procesados con el software STARe Evaluation.

3.4.12 Potencial zeta

El potencial ζ se determinó usando el equipo Zetasizer Nano ZS de Malvern y la celda DTS1070. El

análisis fue realizado mediante el modelo Smoluchowski 𝑓(𝑘𝑎) = 1.50, viscosidad 0.8872 cP,

constante dieléctrica 78.5, temperatura de 25 °C, índice de refracción 1.33 para el medio dispersante

y 1.59 para el material. El valor del potencial ζ reportado fue el promedio de 3 mediciones y cada

una con 10 corridas. Los látex fueron diluidos al 0.1 % de sólidos con agua desionizada y filtrados

por membrana de 0.45 µm. La fuerza iónica se mantuvo constante por la adición de 50 µL NaCl 50

mM y el pH controlado por la adición de HCl y KOH 50 mM. Los datos fueron tratados con el

software Zetasizer 7.11.

3.4.13 Viabilidad celular

La citotoxicidad de las CSNs se evaluó sobre fibroblastos L929 empleando el ensayo colorimétrico

MTT, este fue realizado en placas de 96 pozos con una densidad de 21.000 células/pozo. Las células

se dejaron adherir y proliferar durante 24 horas en medio DMEN (Invitrogen), posteriormente se

prepararon concentraciones de 0.70 a 6.5 mg/mL en medio DMEN y se agregaron a las células



adheridas en la placa, se dejó incubar por un tiempo de 24 horas a 37 °C en atmosfera de CO2 al 5%.

Posteriormente se retiró el medio, se lavaron las células con buffer fosfato y se agregó 30 µL de

MTT (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio 98.0%, Sigma-Aldrich) a una concentración de

1 mg/L en buffer fosfato, se incubaron nuevamente a 37 °C por 4 horas, pasado el tiempo fue retirado

el MTT y se añadido 100 µL de dimetilsulfóxido (DMSO 99.9%, MERCK) para solubilizar los

cristales de Formazan.

Por último, se midió la densidad óptica (DO) a 570 nm con un lector de microplacas (ELX800).

Como control de viabilidad se incluyeron células sin ningún tratamiento, cada ensayo se realizó por

triplicado. El porcentaje de viabilidad celular se calculó empleando la ecuación 18.

% 𝑉𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 =𝐷𝑂 𝑐𝑒𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠

𝐷𝑂 𝐶𝑒𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ∗ 100 (18)

3.4.14 Diálisis

El surfactante en exceso y demás iones inorgánicos fueron removidos en el látex de las CSNs por

diálisis, para evitar la emulsificación de limoneno con el surfactante en su encapsulación. Los látex

de las CSNs se llevaron a 5.0% m/v con agua desionizada y fueron dializados en agua destilada con

membranas ZelluTrans/Roth® de espesor 28 µm, ancho 46 mm y diámetro de 29.3 mm. La

membrana de celulosa fue activada en agua destilada por una hora y el látex cargado dentro de la

misma, posteriormente fue sellado con pinzas plásticas y se empleó una relación de 1.0 mL de

látex/100.0 mL de agua. La diálisis tuvo una duración de 48 h en agitación constante, y a las 24 h

fue cambiada el agua. Para corroborar la migración de iones, se verificó con un conductímetro

Jenway modelo 470, calibrado con una solución 0.01 m de KCl a 20 °C. En la figura 6 se observa el

montaje empleado para la diálisis de los látex en las CSNs.

Metodología 33

Figura 6. Montaje para la diálisis de los látex en las CSNs.

3.5 Encapsulación y liberación

La capacidad de encapsulación y liberación de las seis CSNs fue estudiada mediante el uso de S(-)-

limoneno 97% Alfa Aesar por DLS, TGA DSC y método gravimétrico, empleando la balanza

analítica RADWAG AS 60/220.R2 con una sensibilidad de 0.01 mg. Se usaron tres relaciones de

carga entre el limoneno y CSNs, las cuales fueron 0.5:1, 1:1 y 2:1. Primero las CSNs fueron

dializadas (ver numeral 3.4.14) y diluidas a 2.5% m/v asegurando que 160 mg estuvieran presentes,

posteriormente fueron depositadas con el limoneno en un vial herméticamente sellado a temperatura

ambiente y en agitación constante (700 rpm) por 24 h. Completado este tiempo se adicionó 50 µL

de KOH 0.1 M para aumentar el pH ≥ 8 ajustado con papel tornasol, donde se dejaron por 1 h en

agitación; después, se mantuvieron en reposo durante 30 minutos y el limoneno no absorbido fue

removido por lavados con hexano. Finalmente, las CSNs cargadas con limoneno y su blanco (sin

carga) fueron congeladas con nitrógeno líquido y liofilizadas por 24 h.

Las CSNs liofilizadas se les determinó la capacidad de encapsulación por la diferencia de masa entre

CSNs cargadas y su blanco correspondiente. En adición, la cinética de liberación fue estimada por

la pérdida de masa en forma acelerada empleando una temperatura de 50 °C en el horno

ACEQUILABS HRV-1015 a presión ambiente, durante un periodo de 192 h.

4. Resultados y discusión

Los resultados se encuentran organizados en cuatro etapas de acuerdo a la metodología, donde la

caracterización está implícita en cada una. Primero se estableció las condiciones experimentales para

la síntesis del copolímero semilla con los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1, seguido

por la síntesis de cinco semillas entre LMA y MMA con diferentes relaciones molares, después se

produjeron seis CSNs a partir de las semillas por la adición de MPS y finalmente, se determinó la

capacidad de encapsulación y liberación del limoneno para las seis CSNs.

4.1 Condiciones experimentales para la síntesis semilla

La polimerización en emulsión produce partículas poliméricas de tamaño nano o micrométrico

suspendidas en medio acuoso denominadas látex. La formación del látex en esencia está dada por la

difusión de los monómeros a través de la fase acuosa, desde las gotas de monómero hasta las

partículas poliméricas en crecimiento. Para que sea efectiva la difusión, es necesario que los

monómeros presenten un grado de solubilidad en el medio acuoso3. Los monómeros adecuados

incluyen una cadena alifática de C1-C8 para ésteres de acrilato y metacrilato, entre otros monómeros

funcionales4. Para monómeros insolubles como el LMA C12 (≪0.01 g/100gH2O a 25 °C) la

polimerización en emulsión convencional es ineficaz, ya que, la resistencia de la interfase es alta y,

por ende, su difusión lenta retarda la formación de oligómeros en la fase acuosa, lo cual se requiere

para que se dé la polimerización, dando lugar a la formación del látex. En consecuencia, los radicales

libres formados en medio acuoso pueden inactivarse a partir de reacciones con impurezas o

inhibidores presentes a una baja concentración5, esto ocasiona en los mejores casos una baja

conversión, gran cantidad de coagulo y un control precario de la composición en los copolimeros3.

No obstante, el LMA es un monómero industrialmente importante, puesto que su cadena alifática

C12, le proporciona a los materiales que lo contienen características tales como alta flexibilidad (baja

Tg) y alta lipofilicidad6. Esta última lo hace un componente promisorio para el desarrollo de

absorbentes de compuestos lipofílicos como los aceites esenciales y otros similares, ya que, el



poli(metacrilato de laurilo) (PLMA) posee un parámetro de solubilidad de Hansen (HSP) (δT) de

16.8 MPa1/2 comparable a los valores típicos de aceites vegetales. Por ejemplo, el aceite de pino,

coco y palma se ha reportado que este valor es 17.6, 17.4 y 18.3 MPa1/2, respectivamente.

Adicionalmente, componentes mayoritarios en aceites esenciales tales como el limoneno, el timol y

el α-Pineno presentan valores δT de 17.8, 15.1 y 17.2 MPa1/2, respectivamente7–11.

A pesar de sus propiedades, como se mencionó anteriormente, la polimerización en emulsión

convencional es ineficaz para obtener el PLMA, por ende, varias alternativas se han implementado

para solucionar este problema y lograr su síntesis por medio de esta técnica; entre ellas se tiene el

uso de un co-monómero con mayor solubilidad en medio acuoso25, la adición de un cosolvente como

metanol, etanol, propilenglicol y otros 6,26–29, el uso de surfactantes y mezclas de ellos con baja

CMC3,30 y finalmente, la utilización de macromoléculas cíclicas como ciclodextrinas que ayudan a

solubilizar los monómeros en el interior de su cavidad hidrófoba favoreciendo su transporte4,31–33.

Teniendo en cuenta las alternativas implementadas de la polimerización en emulsión del LMA en

estudios anteriores, en la presente investigación se estableció las condiciones experimentales para la

copolimerización del LMA y MMA. Para esto, fueron estudias las siguientes variables

experimentales: temperatura de síntesis, adición de metanol como cosolvente, efecto de la

concentración del SDS y la presencia de β-CD en diferentes concentraciones.

4.1.1 Temperatura

El rendimiento del látex (RL), tamaño de partícula y composición del látex fueron determinadas para

la copolimerización en emulsión del LMA y MMA en relación molar 1:1 en un rango de temperatura

entre 60 y 80 °C. La figura 7 presenta el esquema de la síntesis del copolímero P(LMA-co-MMA) y

en la tabla 2 se resumen los resultados obtenidos. Los resultados mostrados permiten evidenciar que

el RL incrementa cuando la temperatura aumenta. Esto es debido a que la solubilidad de los

monómeros en el medio acuoso aumenta, lo que facilita su difusión hacia las partículas poliméricas

en crecimiento. Cabe señalar que, a temperaturas inferiores de 70 °C, se obtuvo cantidades

significativas de monómero transcurridas 24 h de reacción, es de anotar, que los látex obtenidos a

estas temperaturas no presentaron coagulación. Para temperaturas iguales y mayores a 70 °C, la

polimerización fue completa, no obstante, hubo coagulación del látex, de manera que el RL más alto

fue 88.6% y se obtuvo a 80 °C. Cabe resaltar que, el tiempo de síntesis disminuyó cuando la

temperatura aumenta, este comportamiento también es similar a otras investigaciones reportadas por

Resultados y discusión 37

polimerización en emulsión, donde la velocidad de polimerización aumenta con la temperatura, por

ende el tiempo de conversión disminuye69–72.

Figura 7. Esquema de copolimerización del LMA y MMA en relación molar 1:1.

El tamaño partícula disminuyó con el aumento de la temperatura. Esto es debido, a que, la velocidad

de iniciación también se incrementó por la alta concentración de radicales libres en el medio acuoso.

La difusión más rápida de los radicales propagantes a las micelas hinchadas induce a una mayor

velocidad de nucleación micelar, en consecuencia, el número de partículas incrementa y el tamaño

disminuye72. Además, el PdI también está relacionado con la temperatura, disminuyendo a

temperaturas mayores70, en este caso, produce nanopartículas monodispersas a 80 °C. Cabe agregar,

que, la CMC del SDS aumenta con la temperatura (2.7 g/L a 50 °C y 3.8 g/L a 80 °C)73, sin embargo,

la alta concentración del SDS en el sistema (18.7 g/L), proporciona los sitios de nucleación para

obtener tamaños de particular bajos. En la figura 8 se puede visualizar la distribución de tamaño de

partícula, dada en porcentaje de intensidad para las diferentes temperaturas.


a diferentes temperaturas de síntesis.

Temperatura (°C) %RL Tamaño (nm) PdI Composición 1

60 47.8 67.7 ± 0.7 0.180 ± 0.013 1.0:1.1

65 72.1 66.7 ± 0.3 0.163 ± 0.013 1.0:1.1

70 82.1 63.4 ± 0.6 0.146 ± 0.026 1.0:0.7

75 86.9 64.2 ± 0.4 0.150 ± 0.006 1.0:0.6

80 88.6 57.5 ± 0.1 0.050 ± 0.020 1.0:0.9

1 Relación molar LMA:MMA



0 50 100 150 200 250

0

20

40

60

80

100

60 °C

65 °C

70 °C

75 °C

80 °C

Tamaño de partícula (nm)

Inte

nsi

da

d (

%)


diferentes temperaturas de síntesis.

La composición de los látex a diferentes temperaturas de síntesis fue determinada por FTIR-ATR y

1H RMN. A partir de los espectros infrarrojo mostrados en la figura 9, los látex obtenidos a diferentes

temperaturas no presentan diferencias significativas. En general, se observan bandas de absorción

en 2921 y 2851 cm-1 atribuidas a la tensión (v) C-H3 y C-H2; 1460 y 1380 cm-1 atribuidas a la flexión

(δ) C-H3 en el plano. La banda de mayor intensidad en 1728 cm-1 es debida a la tensión (v) C=O del

grupo éster y en 1268, 1234 y 1152 cm-1 atribuidas a la tensión (v) simétrica y asimétrica de O

C=O74,75.


3500 3000 1500 1000

2921

% T

ran

smit

an

cia

Número de onda (cm-1

)

60 °C

65 °C

70 °C

75 °C

80 °C

2851

1234

1152

1455

1728

1152

1152

Figura 9. Espectro IR del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes temperaturas de síntesis.

4 3 2 1 0

cf

d

d

e

b

ppm

a

TMS

Figura 10. Espectro 1H RMN del copolímero P(LMA-co-MMA) a una temperatura de 80 °C.



Los copolímeros obtenidos a diferentes temperaturas fueron analizados también por 1H-RMN,

obteniéndose espectros como el mostrado en la figura 10, correspondiente a la muestra sintetizada

en 80 °C (los espectros para muestras obtenidas a las demás temperaturas son proporcionados en la

figura C 1 del anexo 7). Los copolímeros presentaron señales características de la unidad repetitiva

del copolímero. La composición del copolímero P(LMA-co-MMA) también fue determinada por 1H

RMN a diferentes temperaturas, dando los resultados listados en la tabla 2. La relación molar fue

calculada por la integración de las señales en δH = 3.9 (b) y 3.6 (a) ppm, debidas al –O-CH2 del

LMA y –O-CH3 del MMA, respectivamente76,77.

Teniendo en cuenta que a 80 °C la relación molar LMA:MMA estimada es más cercana al valor

nominal, y por ende ambos monómeros están siendo polimerizados con un RL del 88.6%, está

temperatura se seleccionó para llevar a cabo los experimentos posteriores.

4.1.2 Cosolvente

El aumento de solubilidad del LMA en el medio acuso es esencial para que pueda difundirse de las

gotas de monómero hasta las partículas poliméricas y por ende lograr su polimerización, por este

motivo el uso de cosolventes orgánicos ha sido empleado en investigaciones anteriores6,26,28,29. You

y colaboradores reportaron el uso de propilenglicol como cosolvente y concluyeron que la cinética

de este sistema, es similar a la cinética de copolimerización de monómeros con solubilidad parcial

en medio acuoso26. Ahmad y colaboradores emplearon etanol en varias proporciones como

cosolvente y determinaron que la concentración y el consumo entre el MMA y LMA durante la

reacción es muy diferente, donde la primera etapa de polimerización es dominada por el MMA hasta

aproximadamente un 50% de conversión y es continuada por el LMA6. Shabnam y colaboradores

estudiaron la ter-polimerización de LMA y MMA con otros metacrilatos y estireno, empleando

etanol como cosolvente, estableciendo que la velocidad de polimerización, las propiedades de la

partícula y polímero dependen de la naturaleza del tercer monómero28.

En la presente investigación, se empleó metanol como cosolvente en relaciones de masa respecto al

agua de 0.8/15.2, 1.6/14.4, 2.4/13.6 y 3.2/12.8. Los látex obtenidos a cada una de las composiciones

del medio continúo se caracterizaron midiendo el RL, tamaño de partícula y composición del

copolímero P(LMA-co-MMA) en el látex. Para este estudio se empleó una mezcla equimolar de los

monómeros LMA y MMA. De acuerdo, con los datos mostrados en la tabla 3, el rendimiento

disminuyó con respecto al experimento sin metanol, puesto que, se presentó una mayor coagulación.


Esto se explica, porque la adición de metanol como cosolvente al agua reduce la constante dieléctrica

(εr) del medio78, conduciendo a la desestabilización de las partículas, ya que, el grosor de la doble

capa eléctrica es directamente proporcional a εr79. En adición, el aumento en la concentración de

metanol disminuye la tensión interfacial entre el medio acuoso y las partículas poliméricas, afectando

la capacidad de adsorción del surfactante a la superficie de las partículas, causando que la energía

repulsiva disminuya y por tanto, aumenten las interacciones atractivas produciendo una mayor

coagulación80,81.

La coagulación de partículas ocurre a través de un mecanismo de nucleación y crecimiento, donde

se puede dividir en dos etapas, así como se muestra en la figura 11. En primer lugar, ocurre un

proceso de agregación de las partículas, que está determinado por su probabilidad de colisión;

seguidamente, las partículas agregadas coalescen80.

Los resultados mostrados en la tabla 3 indican que el tamaño de las partículas en el látex incrementa

conforme aumenta el contenido de metanol. Esta tendencia se relaciona con un incremento en la

viscosidad de la fase acuosa, lo cual facilita la coagulación de partículas primarias al inicio de la

polimerización, reduciendo el número de sitios donde ocurre la reacción y por tanto incrementa el

tamaño de las partículas79. Este mismo fenómeno podría explicar el aumento del PdI en el tamaño

de las partículas. En la figura C 2 del anexo 7 se pueden observar las dispersiones de tamaño en

intensidad a diferentes relaciones de metanol.

Tabla 3. Resultados experimentales de la copolimerización equimolar de LMA y MMA empleando

metanol/agua con una relación de 0.8/15.2 a 3.2/12.8.

Relación metanol/agua (g) %RL Tamaño (nm) PdI Composición 1

0.0/16.0 88.6 57.5 ± 0.1 0.050 ± 0.020 1.0:0.9

0.8/15.2 75.5 64.1 ± 0.4 0.162 ± 0.002 1.0:1.1

1.6/14.4 86.7 69.0 ± 0.5 0.167 ± 0.008 1.0:1.0

2.4/13.6 63.3 65.5 ± 0.5 0.119 ± 0.014 1.0:1.0

3.2/12.8 57.3 71.5 ± 0.7 0.080 ± 0.002 1.0:1.0




Figura 11. Formación de coagulo en una polimerización en emulsión convencional80.

La composición del copolímero P(LMA-co-MMA) en los látex, cuando hay diferentes adiciones de

metanol fue determinada por FTIR-ATR y 1H RMN. A partir de los espectros FTIR, los cuales

presentan bandas características de los grupos funcionales en los copolímeros, no se infiere

diferencias en la composición de los látex (ver figura 12). Este comportamiento coincide con los

resultados de composición estimada por 1H RMN dados en la tabla 3, donde se puede observar que

ambos monómeros en el copolímero se encuentran en relación 1:1, sugiriendo que la presencia del

cosolvente, incrementa la velocidad de difusión del LMA a través del medio acuoso, hasta la

partícula en crecimiento. La asignación de las señales se explica en el numeral anterior (4.1.1) y los

espectros 1H RMN a diferentes adiciones de metanol son expuestos en la figura C 3 del anexo 7.

Aunque la composición del copolímero coincida con la nominal, cuando hay adición de metanol, se

favoreció el fenómeno de coagulación significativamente y por ende se redujo el RL aumentando en

el tamaño de partícula y su dispersión. Por tanto, los próximos experimentos fueron realizados libres

de metanol.


3500 3000 1500 1000

% T

ran

smit

an

cia


)

Metanol/agua (g)

0.0/16.0

0.8/15.2

1.6/14.4

2.4/13.6

3.2/12.8

2921

2851

1728

1455

1234

1152

Figura 12. Espectro FTIR del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes adiciones de metanol.

4.1.3 Catalizador de transporte

Las ciclodextrinas (CDs) son macromoléculas cíclicas, conformadas por α, β y γ-CDs compuestas

de 6, 7 y 8 miembros de α-D-glucopiranosas unidas por enlaces α-1.4. La forma molecular de las

CDs nativas puede ser representada como un cono truncado con los grupos hidroxilo primarios

ubicados en el lado angosto, los grupos secundarios en el lado más ancho, un exterior hidrofílico y

una cavidad hidrofóbica en la cual pueden acomodar compuestos hidrofóbicos82 (ver figura 13). La

β-CD es la más estudiada y frecuentemente usada, debido a su disponibilidad y capacidad de

formación de complejos y/o compuestos de inclusión huésped-hospedero con un amplio rango de

sustancias, dado que su interior está compuesto por 7 glucosas (cavidad hidrofóbica) y una parte

externa hidrofílica de 21 grupos hidroxilos83,84. Este complejo se encuentra gobernado por la

constante de equilibrio (kf) para la asociación/disociación entre el huésped y hospedero, cuyas

fuerzas de formación estarían impulsadas entálpicamente y entrópicamente, además, de

interacciones complementarias como efectos de solvente, interacciones hidrofóbicas, enlaces de

hidrogeno, fuerzas de Van der Waals e interacciones dipolo-dipolo. Dependiendo del tamaño del

huésped, se pueden presentar varias relaciones molares con las CDs como por ejemplo 1:1, 1:2, 2,1

y 2:282,84.



Figura 13. Estructura y representación convencional de CDs nativas82.

La β-CD ha sido empleada en varios estudios como catalizador de transporte (también denominado

agente transportador de fase) a través de su cavidad hidrofóbica, para monómeros insolubles en

medio acuoso, con el propósito de aumentar la difusión de estos a las partículas poliméricas31,32,85,86.

El mecanismo de transporte se observa en la figura 14 y envuelve la formación del complejo con el

monómero, posteriormente el transporte de este a la partícula polimérica y el reintegro de la β-CD

al ciclo de transporte4,86. La acción de la β-CD para transportar al LMA es de gran importancia,

debido a que proporciona una relación copolimérica más constante en el látex.

Figura 14. Mecanismo propuesto para el transporte del LMA a la partícula polimérica4.


Tabla 4. Resultados experimentales al variar la masa de β-CD en la copolimerización de LMA y

MMA en relación molar 1:1.

Masa β-CD (g/L) %RL Tamaño (nm) PdI Composición 1

0.0 88.6 57.5 ± 0.1 0.050 ± 0.020 1.0:0.9

6.2 87.6 62.8 ± 0.3 0.057 ± 0.010 1.0:1.0

12.5 92.5 57.2 ± 0.6 0.058 ± 0.010 1.0:1.0

31.2 96.8 52.0 ± 0.1 0.090 ± 0.004 1.0:0.9


Con la finalidad de incrementar el RL y obtener un mejor control en el tamaño de partícula, en esta

investigación se empleó β-CD en las siguientes concentraciones 6.2, 12.5 y 31.2 g/L, manteniendo

constante los demás componentes de la polimerización. Los resultados se muestran en la tabla 4 y

de acuerdo con ellos, la conversión fue mejorando gradualmente, asimismo el contenido de coágulo

al finalizar la copolimerización fue insignificante, de igual forma, la estabilidad coloidal del látex

aumento significativamente en el tiempo, puesto que, pasados 6 meses no había agregados. En la

figura C 4 del anexo 7 se muestran las fotografías de los látex a este tiempo.

El tamaño de partícula no tuvo una variación significativa en presencia de la β-CD (ver tabla 5 y

figura 5 C del anexo 7), puesto que esta propiedad depende principalmente de la concentración de

surfactante e iniciador, de la viscosidad del medio y la temperatura de reacción, las cuales se

mantuvieron constante en los experimentos. Igualmente, en presencia de la β-CD, las partículas de

látex no presentaron variaciones en su composición tal como se deduce de los resultados obtenidos

por 1H RMN dados en la tabla 4 y los espectros IR que se presentan en la figura C 6 y C 7 del anexo

7.

Debido al alto costo que presenta la β-CD para la presente investigación se seleccionó el sistema que

contenía 0.20 g, como el más apropiado para los ensayos posteriores. Aunque con 0.5 g se obtuvieron

mejores resultados, esa cantidad es inviable económicamente.

4.1.4 Surfactante

La concentración y naturaleza del surfactante son muy importantes para establecer el tipo de

polímero deseado, puesto que, estos pueden alterar significativamente la velocidad de

polimerización, el tamaño de partícula, la distribución del tamaño de partícula, el peso molecular y

las propiedades físicas del polímero obtenido43. Además, superar la CMC y la temperatura del punto



de Kraff (≤ 21 °C para SDS en agua87) son de vital importancia para la formación de micelas, los

cuales serán reactores de propagación en la polimerización en emulsión.

El SDS es un surfactante aniónico, el cual proporciona una estabilización electrostática durante la

polimerización y también en las partículas de látex final, facilitando la formación de partículas

poliméricas relativamente pequeñas con una dispersión baja, esto es debido a las altas

concentraciones de surfactante en la fase acuosa correspondidas a las bajas constantes de adsorción

y la baja velocidad de adsorción en la interfaz polímero/agua39,43.

El efecto de la concentración de surfactante se evaluó en presencia de 12.5 g/L de β-CD (0.2 g para

el sistema de reacción), bajo estas condiciones, la CMC del SDS es superior a 4.3 g/L. Para un

sistema similar, Cifuentes y colaboradores determinaron que la CMC de este surfactante aumenta

hasta 4.3 g/L en la presencia de 11.4 g/L de β-CD 67, debido a que parte del surfactante se acompleja

con la β-CD, incrementando su solubilidad31.

En esta investigación se evaluaron cuatro cantidades de surfactante 0.050, 0.10, 0.20 y 0.30 g que

corresponden de 0.7, 1.4, 2.9 y 4.4 veces la CMC del SDS en presencia de β-CD. En la tabla 5 se

enlistan los resultados de la caracterización para los látex producidos bajo estas condiciones. Estos

resultados muestran que al aumentar la cantidad de SDS por encima de su CMC, se incrementa el

RL y disminuye el tamaño de las partículas, de igual manera su dispersión.

Según Krishnan y colaboradores consideran tres valores para la concentración del surfactante, los

cuales son baja, mediana y alta88. Dependiendo de estos valores, será el mecanismo ocurrido para la

nucleación, donde concentraciones bajas ocurre una desviación a la nucleación micelar y

homogénea. Sucede cuando se forma partículas primarias (oligómeros radicalarios que adsorben

moléculas de surfactante y otros oligómeros formados), los cuales, posteriormente coagulan con

otras partículas primarias aumentando el tamaño, debido a la disminución de la energía repulsiva y

aumento de las interacciones atractivas. La coagulación de las partículas primarias reduce la cantidad

de núcleos en la etapa inicial de la polimerización, por lo cual el tamaño de partícula se incrementa.

A medida que la concentración de SDS aumenta la polimerización homogénea y micelar es

mayoritaria (debido al aumento de micelas), por tanto, el tamaño de partícula se reduce, la

distribución será más homogénea y la coagulación disminuye, mejorando la conversión del látex. En

la figura 15 se puede observar la distribución del tamaño del copolímero en el látex.



modificando la cantidad de SDS.

SDS (CMC) %RL Tamaño (nm) PdI Composición 1

0.7 69.5 323.0 ± 4.0 0.046 ± 0.020 1.0:0.6

1.4 82.6 120.2 ± 0.3 0.033 ± 0.014 1.0:0.6

2.9 85.0 64.5 ± 0.3 0.108 ± 0.012 1.0:0.6

4.4 92.5 57.2 ± 0.6 0.058 ± 0.010 1.0:1.0


0 100 200 300 400 500 600 700

0

20

40

60

80

100

0.7

1.4

2.9

4.4

Tamaño de Partícula (nm)

Inte

nsi

dad

(%

)

CM

C


diferentes concentraciones de SDS.

Los espectros IR de los látex obtenidos se muestran en la figura C 8 el anexo 7, ellos presentan

bandas características de ambas unidades monoméricas, sin embargo, a partir de ellos no se deducen

diferencias entre su estructura. Esto contrasta con su composición determinada por 1H RMN (ver

figura C 9 del anexo 7) cuyos valores se presentan en la tabla 5. Donde se observa que, a bajas

concentraciones del surfactante, el látex es rico en LMA, lo que indica que el MMA está

principalmente formando coágulos. Esto sucede debido a que este monómero es más soluble en

medio acuoso y por ende se favorece la formación de partículas menos estables coloidalmente a

través de nucleación homogénea.



De acuerdo con los resultados obtenidos, se escogió una masa de 0.30 g de SDS, puesto que,

proporciona una mejor conversión con relación a las otras cantidades y el contenido de coagulación

no es significativo, además, el tamaño de partícula es inferior debido a una posible nucleación

micelar mayoritaria, y suma una composición molar a la requerida, establecida por haber una mayor

cantidad de micelas donde poder difundir el LMA favorecida por la presencia de β-CD.

4.2 Síntesis semilla

Con las condiciones experimentales establecidas para la copolimerización tipo batch del MMA y el

LMA en relación 1:1, se sintetizaron látex compuestos de estos dos monómeros con relaciones

molares 1:1, 2:1 y 1:2, asimismo, sus respectivos homopolímeros. En la figura 16 se pueden observar

los esquemas de reacción para la síntesis de las diferentes semillas. En todos los casos, el pH fue

regulado a 7.3 empleando un buffer fosfato, debido a que los productos de descomposición del APS

tienen carácter ácido. En la tabla 6 se presenta la caracterización para cada uno de los látex semilla

obtenidos. A partir de estos resultados, se observa que los tamaños de partícula son inferiores a 61

nm. En la misma tabla se presentan los tamaños promedio obtenidos a partir de distribuciones por

intensidad y número. El primer tipo de distribución, se determina por la intensidad de luz que es

dispersada por partículas de diferentes tamaños, por tanto, es principalmente gobernada por

partículas de mayor tamaño, de tal modo que la presencia de agregados o aglomerados conlleva a

sobrestimaciones del tamaño de las partículas. En este sentido, la distribución en número, las cuales

se construyen a partir de la abundancia relativa de cada población de partículas provee información

complementaria. Cabe añadir, que las dispersiones en el tamaño de partícula son bastante bajas (PdI

˂ 0.043), por lo cual, se pueden clasificar como monodispersas (ver figura 17), ambas distribuciones

poseen desviaciones estándar inferiores al 10%, valor obtenido a partir de 30 lecturas.

De acuerdo con los valores mostrados en la tabla 6, las condiciones de síntesis seleccionadas

permitieron en todos los casos RL superiores al 90% con variaciones inferiores al 7%. Pese a los

altos RL, durante el proceso de síntesis hubo presencia de coágulos (excepto para el PMMA), debido

a la alta hidrofobicidad del LMA e inestabilidad termodinámica del sistema, ya que, las fuerzas

intermoleculares de atracción hacen que las moléculas en el estado condensado se unan, por lo que

existe una tendencia termodinámica a que las partículas de polímero se coagulen89. Esta coagulación

también fue reportada en otros trabajos, usando los mismos monómeros vía polimerización en

suspensión y polimerización en emulsión 6,33.


Para establecer si el copolímero formado en el coagulo se encuentra enriquecido con LMA en

comparación con el látex, fueron tomados espectros 1H RMN para el látex y el coágulo. En la tabla

6 se evidencian los resultados, según los cuales, ambos presentan la misma relación monomérica, no

obstante, el MMA se encuentra en menor proporción, posiblemente debido a su mayor volatilidad

(p.e.=101 °C comparado con el LMA 142 °C), teniendo en cuenta que durante la pre-emulsificación

por ultrasonido y la desgasificación con Argón pudo haberse presentado pérdidas de este monómero,

adicionalmente, podría ser el componente mayoritario en la fase de vapor que no reacciona. En las

figuras C 10 y 11 del anexo 8 se pueden apreciar los espectros 1H RMN de las semillas y coágulos.

Tabla 6. Resultados experimentales para la síntesis de las semillas.

Semillas Coágulos

Relación 1 pHi2 pHf

3 %RL Tamaño (nm)

PdI Composición1 Composición1

Núm. Int.

1:1 7.31 7.01 99.0 48.1 60.6 0.029 1.0:0.9 1.0:0.9

1:2 7.37 7.00 98.0 43.6 55.2 0.033 1.0:1.7 1.0:1.7

2:1 7.29 6.98 100.3 47.1 59.4 0.030 2.0:0.9 2.0:0.9

0:1 7.34 7.10 96.8 43.8 56.3 0.037 - -

1:0 7.21 7.02 90.3 41.2 53.3 0.043 - - 1 Relación molar LMA:MMA; 2 inicial; 3 final.

Figura 16. Esquemas de reacción de polimerización y copolimerización de los látex semilla.



0 50 100

0

20

40

60

80

100

1:1

1:2

2:1

1:0

0:1


Nú

mer

o (

%)

LM

A:M

MA

a)

0 50 100 150

0

20

40

60

80

100

1:1

1:2

2:1

1:0

0:1


Inte

nsi

dad

(%

)

LM

A:M

MA

b)

Figura 17. Distribuciones en a) número e b) intensidad del tamaño de partícula para diferentes

relaciones molares de semillas.


3500 3000 1500 1000

2996

1143

1234

1268

1380

1460

1728

2852

% T

ran

smit

an

cia


)

LMA:MMA

1:1

2:1

1:2

1:0

0:1

2918

Figura 18. Espectro FTIR para las para las diferentes relaciones molares de las semillas obtenidas.

Los espectros de las semillas obtenidos por FTIR-ATR y que se muestran en la figura 18, presentan

bandas de absorción características de los monómeros que los componen90,91. Las semillas con

distinta composición presentan algunas diferencias; las ricas en LMA posee bandas de absorción en

2918 y 2852 cm-1 atribuidas a la tensión (v) C-H de grupos CH3 y CH2, y para semillas ricas en MMA

presentan bandas de estiramiento para C-H del CH3 en 2996, 2949 y 2852 cm-1. En la zona de huella

dactilar, las semillas presentan las mismas bandas de absorción, descritas en la sección anterior.

Además, se realizaron pruebas de solubilidad en tres solventes orgánicos, los cuales fueron

cloroformo, tetrahidrofurano y tolueno. Para ello, las semillas previamente purificadas se llevaron a

concentraciones de 0.5 y 1.0 % m/v, posteriormente fueron agitadas y se dejaron en reposo para su

estimación a las 24 h siguientes. Los polímeros y copolímeros fueron solubles en cloroformo, pero

en tetrahidrofurano y tolueno se hincharon y se disolvieron parcialmente, lo cual, se infiere que son

materiales de alto peso molecular y aunque presenten parámetros de solubilidad cercanos solo se

hinchan. Cabe agregar, que los parámetros de solubilidad para polímeros se explican bajo la teoría

de Flory-Huggins, y dependen del peso molecular, el número de moléculas que interactúan con el

solvente y la entropía del sistema92,93. Por otra parte, la baja solubilidad de los materiales poliméricos

impidió la medida de peso molecular por cromatografía de exclusión molecular.



4.2.1 Relación de reactividad

Como se discutió anteriormente, la composición de las semillas y sus coágulos es similar, lo cual

indica un rendimiento similar en la polimerización para ambos monómeros, sin embargo, es de gran

importancia establecer la estructura de los copolímeros formados, es decir, si se obtuvieron

copolímeros alternados, aleatorios o en bloque. Ya que, el tipo de estructura proporcionará al

copolímero las propiedades físicas y químicas, por tal motivo, las relaciones de reactividad de los

monómeros pueden predecir su comportamiento durante la copolimerización y por ende las

características de las macromoléculas obtenidas a diferentes grados de conversión.

La polimerización en cadena puede emplearse en la síntesis de copolímeros estadísticos, haciendo

reaccionar dos monómeros, cuya distribución en la cadena polimérica, dependerá de la velocidad

relativa a la cual se vaya adicionando el monómero a un radical terminal. Es decir, las relaciones de

reactividad para un par de monómeros son definidas como la relación entre sus correspondientes

constantes cinéticas de homopolimerización y copolimerización. Cuando se copolimerizan dos

monómeros M1 y M2, el radical propagante terminado en M1* puede adicionarse una unidad de M1

(ecuación 19) con una constante de velocidad k11; sí es adicionado una unidad de M2 seria k12

(ecuación 20). Para el radical terminado en M2*, se tiene k22 y k21 como constantes de homo y

copolimerización, respectivamente (ecuaciones 21y 22)94.

(19)

(20)

(21)

(22)

Las relaciones de reactividad se determinan experimentalmente, a través de la relación entre la

composición de los copolímeros con su respectiva mezcla de reacción a bajas conversiones, estos

datos se ajustan empleando modelos como el propuesto por Mayo Lewis, Kellen-Tudos, Finemann-

Roos, Tidwell-Mortimer, entre otros95. En adición, Alfrey y Price propusieron una aproximación

semi-empírica a estos valores, cuyo método se conoce como esquema Q-e. Estos investigadores


sugieren que las constantes cinéticas de propagación (k11, k12, k22 y k21) pueden expresarse como se

muestra para k12 en la ecuación 2396:

𝑘12 = 𝑃1𝑄2exp (−𝑒1𝑒2) (23)

Donde P1 y Q2 son medidas de la estabilización por resonancia de los radicales M1* y el monómero

M2 respectivamente, mientras e1 y e2 son medidas de sus polaridades. Al suponer que el mismo valor

de e aplica tanto para el monómero como a su radical en las demás constantes de velocidad, es

posible escribir expresiones similares a la ecuación 23. Estas se pueden combinar para establecer las

relaciones de reactividad proporcionadas en la ecuación 24 y 25.

𝑟1 = 𝑘11

𝑘12 = (

𝑄1

𝑄2) 𝑒[−𝑒1(𝑒1−𝑒2)] (24)

𝑟2 = 𝑘22

𝑘21 = (

𝑄2

𝑄1) 𝑒[−𝑒2(𝑒2−𝑒1)] (25)

Los valores Q y e reportados para el LMA y MMA97,98 son QLMA= 0.72, eLMA= 0.43 y QMMA= 0.74,

eMMA= 0.40. Empleando la ecuación 24 y 25 se determinó las relaciones de reactividad, r1 = 0.96 y

r2 = 1.04 respectivamente, y como producto para la relación de reactividad se obtuvo r1 r2 = 0.998,

el cual predice que estos monómeros se distribuyen en los copolímeros de forma aleatoria. Ahmad

y colaboradores encontraron que la copolimerización en emulsión de estos dos monómeros se

encuentra gobernada en una primera etapa por el MMA, seguido por la segunda etapa para el LMA

durante la propagación6. Esto ocurre porque el monómero MMA es más hidrofílico favoreciendo la

formación de radicales oligoméricos en crecimiento mientras que el monómero escasamente soluble

en agua como LMA reacciona posteriormente.

4.2.2 Cinética de polimerización

De acuerdo con la figura 19, los tiempos de conversión para las diferentes relaciones semilla fueron

muy cortos, debido a muchos factores, en los cuales, se pueden encontrar la naturaleza,

concentración y velocidad de descomposición del iniciador; concentración de los monómeros;

naturaleza y concentración del surfactante40. En adición, la pre-emulsión del látex en baño sónico y

fuerte agitación (1400 rpm), promovieron la formación de micelas con mayor área superficial,

relacionadas por la alta concentración de surfactante empleado88, lo cual generó una mayor cantidad

de partículas. Este último parámetro es de gran importancia, ya que, la velocidad de polimerización



es directamente proporcional al número de partículas (Np) por volumen (expresado en litros, L), por

consiguiente, para los diferentes látex semilla se calculó el Np/L por medio de la ecuación 26.

𝑁𝑝 𝐿⁄ =𝑀0 𝑆𝑝 𝜌𝑤 6𝑥1024

𝜌𝑝 𝜋 𝐷𝑣3 𝑊𝐻2𝑂

(26)

Donde 𝑀0 (𝑔) es la cantidad de monómero inicial, 𝑆𝑝 es la conversión final, 𝜌𝑤 (𝑔 𝑐𝑚3⁄ ) es la

densidad de agua, 𝜌𝑝 (𝑔 𝑐𝑚3⁄ ) es la densidad de los polímeros y copolímeros, 𝐷𝑣 (𝑛𝑚) es el

promedio del diámetro de las partículas en volumen (determinadas por DLS) y 𝑊𝐻2𝑂 (𝑔) es la masa

de agua88,99.

Tabla 7. Algunas propiedades físicas de los látex semilla y número de partícula.

Relación 1 %Sólidos Ρp (g/cm3) Dv (nm) Np/L (10x20)

1:1 17.8 1.01 54.0 2.2

1:2 17.6 1.03 50.0 2.7

2:1 18.0 1.01 53.8 2.3

0:1 17.4 1.01 50.7 2.6

1:0 16.2 1.02 47.7 2.9


La alta concentración de partículas, dada en la tabla 7, permite sustentar la rápida conversión

observada a tan solo 15 minutos de reacción (ver figura 19). Cabe añadir, que basados en los tiempos

de vida media (t1/2) reportados para el APS100, se determinó la constante de disociación (kd) a 80 °C,

por medio de la ecuación 27, la cual fue 4.6 x 10-5 s-1. Esto sugiere que la polimerización rápida es

debida en gran mayoría por la concentración de surfactante (4.4 veces ˃ CMC), permitiendo un gran

Np y una pronunciada nucleación micelar. Otras investigaciones han reportado reacciones de

polimerización en un tiempo muy corto, debidas a la naturaleza del surfactante, concentración de

monómeros y velocidad de agitación99,101. La velocidad de polimerización observada coincide con

altos valores de peso molecular que se deduce de los ensayos de solubilidad.

𝑙𝑛 (𝑘1

𝑘2) =

𝐸𝑎

𝑅 (

1

𝑇2−

1

𝑇1) (27)


0 1 2 3 4

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Co

nv

ersi

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA

1:1

1:2

2:1

1:0

0:1

Figura 19. Conversión de monómero en diferentes relaciones para los látex semilla.

4.2.3 Morfología

Las imágenes TEM para las semillas se observan en la figura 20, las cuales, revelan una morfología

esférica muy característica para polimerización en emulsión. Además, los tamaños observados por

TEM son inferiores a 50 nm, coincidiendo con los tamaños reportados anteriormente en la tabla 6

como distribución en número, donde tienen valores promedio inferiores a 48 nm. Cabe resaltar, que

los resultados por DLS expresan diámetros de partícula hidrodinámicos, por tanto, serán tamaños

más grandes a los vistos por TEM. Es de anotar, que la distribución expresada en número provee

valores comparables a las proporcionadas mediante técnicas microscópicas. Las imágenes TEM

muestran la presencia de partículas individuales, lo cual, se logra diluyendo los látex a

concentraciones inferiores al 0.1 %. Los copolímeros que contienen LMA son flexibles y poseen Tg

por debajo de la temperatura ambiente, por lo cual pueden durante el secado formar películas como

se observa para la semilla compuesta de PLMA.



Figura 20. Morfología de las semillas según las diferentes relaciones molares LMA:MMA.

4.3 Síntesis de nanopartículas core-shell

La formación de materiales híbridos (orgánico-inorgánico) tales como CSNs a partir de núcleos

poliméricos con alta hidrofobicidad y grupos poli(silanos) derivados de trialcoxisilanos en la

superficie del material, le provee varias propiedades tales como, resistencia a solventes, excelente

estabilidad térmica y mecánica, adhesión a sustratos inorgánicos, estabilidad coloidal, entre otras,

dependiendo de sus componentes y condiciones de síntesis102–106. Esta combinación de ambos

segmentos, convierten a las CSNs en materiales prometedores para múltiples aplicaciones, entre

estos, la encapsulación y liberación de sustancias con baja polaridad, tales como EOs y otros

similares. Debido, a que en el núcleo se encuentran polímeros o copolímeros altamente lipófilos que

absorben estas sustancias por los cercanos parámetros de solubilidad, y la corteza restringe el

hinchamiento a causa de su estructura más rígida, evitando la coalescencia. Además, posiblemente

puede presentar una liberación controlada correspondida al confinamiento de la sustancia al tener

una corteza modificable al pH, debida a los grupos trialcoxisilanos107.


Los trialcoxisilanos poseen una estructura química correspondiente a la formula general R-Si-

(OR´)3, en la cual los grupos R son los responsables de reaccionar con polímeros orgánicos y los

grupos (OR´)3, son capaces de hidrolizarse y reaccionar con sustancias inorgánicas y orgánicas107.

Las reacciones de hidrólisis (formación de grupos silanol) y condensación (formación de siloxanos)

toman lugar a las ecuaciones 28 y 29.

(28)

(29)

Estas reacciones son de importancia, debido a que, modificando el pH a un medio ligeramente básico

la condensación se promueve, presentando una estructura entrecruzada y por tanto más rígida108,

confinando la sustancia en su interior y liberándola en el tiempo. Sin embargo, estas reacciones

siempre ocurren en medio acuoso, pero a pH bajos y altos se promueve la hidrólisis107, por tanto, es

de gran importancia ajustar el pH a 7, debido a que estas reacciones ocurren a una baja velocidad, y

por tal motivo se tiene un mayor control estructural108.

Debido a las características anteriormente descritas, en la presente investigación se seleccionó el

MPS como trialcoxisilano para emplearlo como corteza en la síntesis de seis CSNs, a partir de las

semillas con diferentes relaciones molares de LMA y MMA descritas antes. Pese a que hasta el

momento las CSNs con la composición utilizada en este estudio no han sido reportadas, el poli(γ-

metacriloxipropil-trimetoxisilano) PMPS ha sido previamente empleado por otros autores como

corteza de partículas poliméricas102–106 con propósitos diferentes a la aplicación de la presente

investigación.

Las CSNs de [P(MMA)/PMPS], [P(LMA)/PMPS], y [P(LMA-co-MMA)/PMPS] en relaciones

semilla 1:1, 2:1 y 1:2 de los monómeros LMA:MMA fueron sintetizadas exitosamente por

polimerización en emulsión vía semi-batch seed emulsion polymerization. Para lograrlo, se empleó

como semilla partículas de látex previamente sintetizado y sobre ellas se polimerizó el MPS, el cual

fue adicionado lentamente al medio de reacción. Para todos los sistemas se adicionó una cantidad de

MPS equivalente con una relación masa de 1/6 respecto a los demás monómeros, además, para la

semilla obtenida con una relación LMA:MMA de 1:1 se preparó otra relación de 1/3. Denominadas

al final de la relación molar como MPS (1/6) y 2MPS (1/3), respectivamente. La figura 21 muestra

el esquema de reacción obtenido para la síntesis de las seis CSNs.



El rendimiento de las CSNs (R. CSNs) determinado gravimétricamente fue inferior al 94% con

errores de medida menores al 6%, además, ninguna de las síntesis presentó coagulación inmediata.

Por tanto, el R. CSNs se debe a dos posibles hechos, primero la conversión del monómero no fue

completa, quedando una cantidad considerable de residuo y la segunda se debe con los RL

ponderados de las semillas, ya que, estos presentaron coágulos disminuyendo así el R. CSNs.

El tamaño de las CSNs sintetizadas, medido por DLS, se resume en la tabla 8, los sistemas obtenidos

presentan tamaño nanométrico en el rango de 54 a 100 nm. Pese a que las dispersiones en tamaño

indican distribuciones estrechas, se registran diferencias entre los diámetros promedio obtenidos de

las distribuciones en número e intensidad (ver anexo 9 figura C 12), lo cual sugiere que estas

partículas tienen una mayor tendencia a agregarse que las semillas correspondientes, este

comportamiento fue más acentuado para la CSNs sintetizada con una relación de 2MPS (1/3).

Si se comparan los diámetros promedio (en número) de las CSNs con el de la semilla correspondiente

se observa un incremento en el radio hidrodinámico de las partículas como consecuencia de su

recubrimiento con las cadenas de PMPS. Esta propiedad es corroborada por la figura 22 en donde se

compara las distribuciones en número de la semilla con relación 1:1 de los monómeros y las

correspondientes CSNs con relaciones de 1/6 y 1/3 de MPS. Se observa que el tamaño de las

partículas incrementa tras el tratamiento con MPS, obteniéndose un mayor diámetro para la mayor

cantidad de este monómero

Tabla 8. Resultados experimentales para la síntesis de las CSNs.

Relación 1 pHi 2 pHf 3 %sólidos %R. CSNs Tamaño (nm)

PdI ζ-p (mV) Núm. Int.

1:1:MPS 7.01 6.95 16.5 78.9 54.7 71.1 0.061 -39.6

1:1:2MPS 7.01 6.94 19.9 82.9 65.3 140.3 0.234 -36.5

1:2:MPS 7.00 7.02 16.8 80.2 51.4 114.9 0.172 -45.8

2:1:MPS 6.98 6.96 17.4 83.1 52.1 67.5 0.067 -38.3

0:1:MPS 7.10 6.94 19.7 93.9 50.9 83.1 0.111 -30.0

1:0:MPS 7.02 6.92 16.3 78.0 47.7 100.1 0.189 -39.2

1 LMA:MMA:MPS; 2 inicial; 3 final


Figura 21. Esquema de reacción entre las semillas y el MPS para obtener seis CSNs.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

80

100

1:1:2MPS

1:1:MPS

1:1


Nú

mer

o (

%)

Figura 22. Distribución del tamaño en número para la semilla que sirvió como núcleo de

crecimiento para dos CSNs con relaciones de masa 1/6 y 1/3 de MPS.

Con el propósito de estudiar la dependencia del tamaño de las partícula con el pH, se tomaron dos

muestras de CSNs obtenidas a partir de las semillas 1:1 y 2:1 (LMA:MMA) con el mismo contenido

de MPS, estas fueron diluidas hasta 0.1% de sólidos, posteriormente se trataron con KOH y HCl 50



mM con el fin de obtener diferentes valores de pH. En la figura 23 se presenta el tamaño de las

partículas en función del pH, de donde se observa que el pH no induce cambios significativos en esta

propiedad (ver figura 13 y 14 del anexo 9 para su respectiva distribución de tamaño). Lo cual, indica

que tras la hidrólisis y condensación de los grupos alcoxisilano, no se induce agregación de las

nanopartículas107.

4 5 6 7 8

44

46

48

50

52

54

56

58

Ta

ma

ño

de

Pa

rtíc

ula

(n

m)

pH

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

2:1:MPS

Figura 23. Tamaños de partícula en número modificando el pH para dos CSNs con diferente relación

de semilla e igual adición de MPS.

A las CSNs también se realizaron pruebas de solubilidad, para lo cual se purificaron y llevaron a

concentraciones de 0.5 y 1.0 % m/v en cloroformo, tetrahidrofurano y tolueno, luego se agitaron y

se dejaron en reposo para su estimación a las 24 h siguientes. Las CSNs no fueron solubles en los

tres solventes, debidos a que primero presentan semillas posiblemente con alto peso molecular y

segundo la corteza inorgánica de PMPS impide que haya interacción de solubilidad, haciendo que

las CSNs sean estables a solventes orgánicos.


4.3.1 Potencial zeta

El potencial ζ o potencial electrocinético fue determinado para las CSNs a pH 7.0, este valor

corresponde a la diferencia de potencial entre la doble capa eléctrica (EDL) de las partículas

electroforéticamente móviles y la capa dispersante a su alrededor en el plano de deslizamiento109. En

la tabla 8 se presentan los resultados obtenidos, evidenciándose que las partículas presentan una

carga electrostática ≤ -30 mV, este valor se atribuye a tres factores, el primero es la alta concentración

de SDS, ya que, es un surfactante aniónico y su participación en la polimerización de las semillas

resulta en altas cargas superficiales (-69.9 ± 0.8 mV y -59.3 ± 0.3 mV para 1:0 y 2:1 LMA:MMA

respectivamente -cabe agregar, que solo fueron medidas estas dos semillas-), el segundo es por los

grupos sulfatos residuales del iniciador anclados en las cadenas poliméricas102 y el tercero es el

resultado de la hidrolisis parcial de los grupos silanos presentes en la superficie de las CSNs110.

Es importante señalar que el potencial ζ generalmente es empleado para relacionar estos valores con

la estabilidad coloidal, y es considerado que valores superiores a +30 mV y menores a -30 mV son

generalmente estables y no forman agregados, sin embargo, la estabilidad coloidal se explica bajo la

teoría DLVO y depende del equilibrio entre dos fuerzas contrarias: las fuerzas atractivas de Van der

Waals y las electrostáticas repulsivas debidas a la EDL109. Si bien, los resultados dados por el

potencial ζ están relacionados a las fuerzas repulsivas electrostáticas, no proporciona ninguna idea

sobre las fuerzas atractivas. Además, es importante resaltar que el potencial de Van der Waals

domina distancias grandes y pequeñas, teniendo en cuenta que para distancias pequeñas las fuerzas

electrostáticas repulsivas tienen un valor finito, mientras que las atractivas aumentan rápidamente

tienden a infinito. A distancias intermedias aparece una barrera de potencial con altura Vmáx., la

altura de esta barrera determina la estabilidad coloidal, y depende de varios parámetros como el

potencial eléctrico de las dobles capas, la constante de Hamaker, valencia de contraión, ancho de la

capa de Stern, tamaño de partícula y concentración de electrolitos111.

Cuando la barrera repulsiva domina sobre las fuerzas atractivas de van der Waals, no se presenta

ninguna agregación y son sistemas estables en el tiempo, sin embargo, es posible que se presente un

mínimo secundario a cierta distancia de la superficie de las partículas, obteniendo una agregación

débil. Este es el caso, de las CSNs, ya que, aunque presenten valores de potencial ζ menores a -30

mV, tienden a agregarse en el tiempo, teniendo una vida media de aproximadamente una semana,

para evitar estos agregados fue necesario de estabilización mecánica, manteniendo en agitación

constate los látex.



En la figura 24 se muestra el comportamiento del potencial ζ en rango de pH entre 4 y 9 paras dos

CSNs diferentes, observándose que el potencial ζ para ambas disminuye a medida que aumenta el

pH. Este comportamiento se debe a la presencia de grupos silanol, los cuales presentan un carácter

ácido (pKa= 7.0)112 y por ende reaccionan con la base adicionada generando especies SiO-, debido

al equilibrio de disociación ácido-base de SiOH↔SiO- 110. Los cuales contribuyen a la carga negativa

de la superficie de las partículas.

4 5 6 7 8 9

-50

-45

-40

-35

-30

-25

Po

ten

cia

l

(m

V)

pH

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

2:1:MPS

Figura 24. Potencial ζ modificando el pH para dos CSNs con diferente relación de semilla e igual

adición de MPS.

4.3.2 Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)

En la figura 25 se muestran los espectros FTIR-ATR de la semilla con relación molar de los

monómeros 1:1 que sirvió como núcleo de crecimiento para formas dos CSNs con cantidades

diferentes de MPS y el PMPS como referencia. Para el PMPS se observa una banda ancha de

absorción en 3456 cm-1 atribuida a la tensión silanol (v) Si-O-H, que no se muestra en las dos CSNs,

lo cual, sugiere que la mayoría del silano presente se encuentra condensado formando grupos

siloxano. Tanto para el PMPS, así como a las CSNs se observan bandas de tensión (v) CH3 y C-H2


en 2918 y 2852 cm-1 y en 1460 y 1386 cm-1 atribuidas a la flexión (δ) CH3 en el plano, además, una

banda intensa en 1728 cm-1 debida a la tensión (v) C=O. En 1637 cm-1 el PMPS, así como las CSNs

presentan una banda de baja intensidad correspondiente a la tensión (v) C=C probablemente debida

a una fracción de MPS que no polimerizó vía radicales libres113, adicionalmente puede también

deberse a la tensión (v) O-H debida a la humedad de las muestras. En 1106 cm-1 se evidencia la

tensión (v) asimétrica Si-O-Si característica de grupos siloxano102, intensa y ancha para el PMPS, y

para las dos CSNs la misma tensión hace aparición dependiendo de la relación molar del MPS

polimerizado y de igual modo el ensanchamiento de esta banda, cabe resaltar que la semilla no

presenta esta tensión lo cual sugiere la fijación del PMPS sobre la superficie de las dos CSNs. En la

figura 15 del anexo 9 se observan los espectros FTIR-ATR para las demás CSNs.

4000 3500 3000 1500 1000

% T

ran

smit

an

cia

Número de onda (cm-1)

PMPS

1:11:2MPS

1:1:MPS

1:1

2918

2852

3456

1728

1106

1637

Figura 25. Espectro IR para el PMPS y semilla que sirvió como núcleo de crecimiento para formar

dos CSNs con diferentes relaciones de MPS.

Para confirmar la fijación del PMPS en las CSNs, se realizó la respectiva purificación descrita en la

sección 3.4.3 y los copolímeros producto fueron calcinados a 500 °C durante 5 h. Con las cenizas

producto de la calcinación fueron tomados los espectros FTIR-ATR mostrados en la figura 16 del

anexo 9, donde se evidencian bandas características de SiO2, tales como en 1260 y 1096 cm-1

características a tensión (v) Si-O-Si, y para 980, 898, 815 cm-1 a flexión (δ), además, las bandas en

773 y 689 cm-1 son correspondientes a tensión (v) de Si114. Por tanto, se confirma la fijación del



PMPS como cubierta de las diferentes semillas como núcleos de crecimiento para obtener las

respectivas CSNs.

4.3.3 Morfología

Las imágenes TEM para las seis CSNs se observan en la figura 26, mostrando una morfología

esférica similar a las semillas. En adición, las imágenes de las CSNs presentan tamaños superiores a

las observadas para las semillas, pero con una alta dispersión, lo cual también es confirmado por el

PdI de las mismas (ver tabla 8). No obstante, las imágenes TEM no diferencian la corteza del núcleo,

esto es debido, a que la cubierta de PMPS solo ocupa un grosor máximo de aproximadamente 7.8

nm, determinado por la diferencia del tamaño en número entre las CSNs y semillas en DLS. Además,

la resolución y amplificación total del TEM son bajas. Por tanto, ser recomienda el uso de tinción

con óxidos de osmio, rutenio u otra sustancia de contraste, para mejorar las imágenes.

Figura 26. Morfología de las seis CSNs según las diferentes relaciones.


4.3.4 Viabilidad celular

Las CSNs tendrían una posible aplicación en el área agroindustrial, y para establecer si estas

presentan algún tipo de citotoxicidad, se evaluó sobre fibroblastos L929 empleando el ensayo

colorimétrico MTT, basado en la reducción metabólica del 3-(4,5- dimetiltiazol-2-ilo)-2,5-

difeniltetrazol realizada por la acción de las enzimas deshidrogenasas mitocondriales succinato-

deshidrogenasas, para producir cristales de formazan solubles en DMSO. De manera que, la

viabilidad celular es directamente proporcional a la absorbancia que presenta la cantidad de formazan

producido115.

La figura 27 muestra el resultado por triplicado del ensayo MTT para las seis CSNs en la viabilidad

de los fibroblastos L929, el cual, no presenta una tendencia según la composición de las CSNs. Para

las CSNs (LMA:MMA) 2:1:MPS, 0:1:MPS y 1:0:MPS presentaron una viabilidad superior al 70%

a concentración entre 0.7-6.5 mg/mL, mientras que 1:1:2MPS no fue citotóxico a bajas

concentraciones y cuando se emplea a 6.0 mg/mL tiene una viabilidad del 56%, en contraste con las

dos CSNs 1:1:MPS y 1:2:MPS, que tuvieron un comportamiento muy inusual, ya que, son viables y

promueven el crecimiento celular a concentraciones entre 1.3-3.0 mg/mL y cuando la concentración

para ambas es superior a 5.4 mg/mL se convierten en citotóxicas, obteniendo una viabilidad cerca al

12%. Para verificar estos resultados, el experimento se repitió, obteniéndose los mismos resultados.

Es importante mencionar, que el control (células sin tratar) tuvo una viabilidad del 100% con una

desviación estándar de 0.07. Cabe resaltar, que el estudio de citotoxicidad es un gran aporte a la

comunidad, ya que, estos materiales no han sido reportados.

Por último, el orden descendente de viabilidad celular correspondió de la siguiente manera para las

CSNs (LMA:MMA): 2:1:MPS ˂ 0:1:MPS ˂ 1:0:MPS ˂ 1:1:2MPS ˂ 1:1:MPS ˂ 1:2:MPS.



0 1 2 3 4 5 6 7

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Via

bil

ida

d (

%)

Concentración (mg/mL)

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

1:1:2MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

0:1:MPS

1:0:MPS

Figura 27. Efecto de la concentración de seis CSNs en la viabilidad de los fibroblastos L929.

4.4 Caracterización térmica de las semillas y nanopartículas

core-shell

4.4.1 Análisis térmico

Análisis termogravimétrico

La estabilidad térmica bajo condiciones inertes fue determinado por TGA, donde la temperatura de

descomposición para las semillas y CSNs al 10% de pérdida en masa (Td,10%) y máxima (Td,máx), fue

evaluado. Adicionalmente, para un intervalo 600-750 °C en aire se estableció el contenido porcentual

del PMPS en las CSNs partir de los residuos producto (%Res.) de la oxidación para las semillas y

CSNs. En la tabla 9 se encuentran las temperaturas con las respectivas descomposiciones y contenido

de PMPS en las CSNs. La figura 28 exhibe una sola descomposición para la semilla, aunque la

temperatura a la cual se descompone toma lugar en el Td,10%, presumiblemente, la pérdida de masa

puede estar asociada a la escisión aleatoria de las cadenas del copolímero y los procesos de

transferencia intermolecular que conducen a la formación de compuestos volátiles de baja masa

molecular116.


Por otra parte, el aumento de la estabilidad cuando las semillas son recubiertas por PMPS (ver figura

28) se debe a la fuerte interacción entre las cadenas poliméricas y esta fase híbrida, lo cual reduce

su movilidad segmental y, por ende, disminuye concomitantemente la velocidad de difusión de los

productos volátiles de la descomposición pirolítica116. Caso contrario ocurre con la CSNs 1:0:MPS,

que presenta una Td,10% inferior con respecto a su semilla, posiblemente se deba a que las

interacciones de las partículas de sílice y las cadenas poliméricas facilite su degradación. En las

figuras C 17 a 21 del anexo 10 se muestra un ejemplo de cómo se calculó mediante la primera

derivada la Td,máx usando el software STARe Evaluation y las curvas TGA para las demás semillas

y CSNs.

Tabla 9. Degradación térmica de las semillas y CSNs, y contenido del PMPS.

Relación 1 Semillas CSNs

Td,10%. (℃) Td,máx. (℃) % Res. Td,10%. (℃) Td,máx. (℃) % Res. % PMPS

1:1:MPS 261 335 4.15

269 341 8.91 19.7

1:1:2MPS 268 339 10.8 27.4

1:2:MPS 286 342 5.67 299 375 8.87 13.3

2:1:MPS 265 325 4.25 280 357 9.15 20.3

0:1:MPS 279 377 3.60 307 400 9.57 24.7

1:0:MPS 310 346 5.00 290 345 9.23 17.5

PMPS 299 422 29.9 - - - -

1 LMA:MMA:MPS.

Además, el porcentaje de PMPS contenido en las CSNs fue calculado mediante la ecuación 30 y

bajo el supuesto que este no sufrió reacciones de hidrólisis, donde %𝐶𝑅 es el porcentaje residual de

la CSNs, %𝑆𝑅 es el porcentaje residual de las semillas, 𝐶𝑚𝑅 es la masa residual de la CSNs, 𝐶𝑚𝑖 es

la masa inicial de la CSNs, 248.8 y 60.0 corresponde a las molares del MPS y SiO2, respectivamente.

En la tabla 9 se exponen los resultados para las seis CSNs, donde se determinó que el contenido del

PMPS fue menor al teórico, posiblemente a la baja conversión del MPS, demostrada en la tabla 8 y

confirmada por FTIR-ATR.



80 160 240 320 400 480 560 640 720

0

20

40

60

80

100

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:1

1:1:MPS

1:1:2MPS

PMPS

Figura 28. Curvas TGA para el PMPS y semilla que sirvió como núcleo de crecimiento para formar

dos CSNs con diferentes relaciones de MPS.

%𝑃𝑀𝑃𝑆 =(%𝐶𝑅−%𝑆𝑅) ∗ 𝐶𝑚𝑅 ∗ 248.4 ∗100

%𝐶𝑅 ∗ 𝐶𝑚𝑖 ∗ 60.0 (30)

Calorimetría diferencial de barrido

La temperatura de transición vítrea (Tg) es una propiedad importante para los polímeros, ya que, es

la temperatura a la que un sólido amorfo pasa de ser un líquido súper enfriado para convertirse en

un material "gomoso"116, y es considerado como una transición de segundo orden. Por ende, no se le

asocia un cambio en funciones termodinámicas como energía libre de Gibbs, entalpia, entropía y

volumen, sino un cambio en su primera derivada respecto a la temperatura, es decir en capacidad de

calor isobárico (Cp) y coeficiente de expansión térmica, durante la transición de fase117.

Existen enfoques semi-empíricos para predecir la Tg de copolímeros aleatorios, y depende

básicamente de la fracción y la Tg de cada polímero puro. Entre las predicciones más comunes,

sobresalen las ecuaciones de Gordon-Taylor, Fox, Gibbs-Di Marzio y Scheider, La presente

investigación, empleó los modelos de Gordon-Taylor (G-T) y Fox para predecir la Tg de copolímeros


miscibles, según la fracción empleada para las semillas, mediante las ecuaciones 31 y 32. Por tal

motivo, fue necesario conocer teóricamente la Tg y densidades de los polímeros puros, donde el

PMMA atáctico presenta una Tg = 381 K y ρ = 1.12-1.17 g/mL, y el PLMA una Tg = 208 K y ρ =

0.93 g/mL7,119,120.

𝑇𝑔 =w1∗ Tg1+K∗ w2∗ Tg2

w1+ K∗ w2 (31)

1𝑇𝑔

=𝑤1𝑇𝑔1

+𝑤2

𝑇𝑔2 (32)

Donde W1 y W2 son la fracción en peso de los componentes LMA y MMA respectivamente, y Tg1 y

Tg2 son de PLMA y PMMA, teniendo en cuenta que Tg1 es la transición del componente con menor

temperatura. Y K es la diferencia de los coeficientes de expansión, entre los estados líquido y vítreo

en Tg, sin embargo, se puede determinar empíricamente mediante la ecuación 33 cuyo modelo le

pertenece a Simha–Boyer117,118. donde ρ1 y ρ2 son las densidades de PLMA y PMMA

correspondientemente.

𝐾 =ρ1∗ Tg1

ρ2∗ Tg2 (33)

Las Tg determinadas por los dos modelos se recopilan en la tabla 10 y en la figura 29 se observa el

comportamiento de las Tg a medida que la relación molar de MMA aumenta en el copolímero,

evidenciando que predice con mucha certeza la relación 2:1, sin embargo, las otras relaciones pierden

la tendencia a los dos modelos teóricos, se puede observar que las Tg mostradas de los copolímeros

1:1 y 1:2 se encuentran intermedias comparadas con los valores Tg de los homopolímeros,

demostrando así su composición alternada. Cabe mencionar que estos modelos se ajustan a

relaciones de masa entre 0.7-0.3.

La Tg para las semillas y CSNs fue evaluada por DSC, con el propósito de caracterizar la

microestructura de ambos, ya que, la Tg está asociada a la ocurrencia de movimientos cooperativos,

por tanto, el valor al que ocurre esta transición es una medida de movilidad segmentaria. Para medir

la Tg de las semillas y CSNs inicialmente se les realizó un borrado térmico y después fueron

calentados de -60 hasta 200 °C a 10 °C/min. Todos los valores obtenidos se muestran en la tabla 10,



el cual, muestra para la semilla compuesta por PMMA una Tg de 108 °C, que corresponde a los

valores reportados para el PMMA atáctico119. Por otra parte, el la Tg de la semilla PLMA reportada

en -65 °C no se identificó en el rango de temperatura evaluado, sin embargo, se encontró un pico

endotérmico atribuido a la fusión (Tm) de dominios cristalinos formados por grupos laterales de

laurilo121. Cabe agregar, que ninguno de los copolímeros exhibió el pico de fusión exhibido por

PLMA, lo que concuerda con un alto grado de alternancia, ya que la formación de dominios

cristalinos ocurre en presencia de segmentos largos de PLMA.

0.17 0.44 0.61 0.7 1

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Tem

per

atu

ra (

°C)

Relación de PMMA en el copolimero (Tg)

Semillas Exp.

GT

FOX

*

Figura 29. Tg del copolímero P(LMA-co-MMA) cuando la relación de PMMA en el mismo

aumenta, ajustada a dos modelos teóricos de Gordon-Taylor y FOX, y las obtenidas

experimentalmente.


Tabla 10. Transiciones vítreas (Tg) y temperaturas de fusión (Tm) para los látex semilla y CSNs.

Relación 1 Teóricas Semillas CSNs

G-T Tg (℃) Fox Tg (℃) Tm (℃) Tg (℃) Tm (℃) Tg (℃)

1:1:0.25 -39.9 -34.9 - 0.25

- 0.26 127.2

1:1:0.50 - 0.26 129.8

1:2:0.25 -20.7 -13.2 - 19.4 - 18.8 130.4

2:1:0.25 -50.8 -47.8 - -49.7 - -55.0 138.4

0:1:0.25 108.0 108.0 - 108.7 - 83.2 ND

1:0:0.25 -65.0 -65.0 -36.1 ND -36.4 - 131.2

PMPS - - - 133.4 - - -

1 LMA:MMA:MPS; ND no detectado

Para las CSNs presentan dos Tg, como se observa en la tabla 10. La primera cercana al valor de la

semilla correspondiente, las cuales, no dependen de la presencia de PMPS, sin embargo, la intensidad

de la transición disminuye drásticamente (ver figura 30). La segunda corresponde a la Tg del PMPS

en 133 °C, que coincide con reportes previos122. Cabe señalar que la transición vítrea es una

transición secundaria caracterizada por un cambio en la capacidad de calentamiento y el coeficiente

de expansión térmica. Por otra parte, la Figura 31 se compara la semilla de PLMA y su CSNs

correspondiente, donde se observa que la fusión aparece en ambos materiales, con una entalpia de

para la semilla de 12.06J/g y CSNs de 8.10 J/g. Por tanto, el comportamiento térmico de las semillas

y CSNs corresponde a estructuras segregadas, consiguiendo probablemente que la semilla fue

recubierta por PMPS durante la seed emulsion polymerization. Cabe agregar, que la CSNs con

semilla de PMMA no se pudo distinguir la Tg debida a que ambas se solapan, además, la depresión

de la Tg para esta CSNs es reportado para un sistema similar por Song y colaboradores, donde

concluyeron que la disminución en la transición es debida a un efecto del SiO2 sobre las cadenas del

PMMA, acelerando en segmentos el movimiento de las mismas, esto es característico para materiales

core-shell que presenten PMMA y grupos alcoxisilano123. En las figuras C 22 a la 33 del anexo 10

se muestran las curvas DSC y cómo fueron calculadas las Tg y Tm mediante el software STARe

Evaluation.



-50 0 50 100 150

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

Cp=0.03

Flu

jo d

e ca

lor

(W/g

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:2

1:2:MPSE

xo

Cp=0.01

Figura 30. Curvas DSC para la semilla que sirvió como núcleo de crecimiento para formar su

correspondiente CSNs.

-50 0 50 100 150

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

Flu

jo d

e ca

lor

(W/g

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:0

1:0:MPS

Tm

Ex

o

Figura 31. Curvas DSC para la semilla PLMA y su CSNs respectiva, evidenciando la Tm para

ambas.


4.5 Encapsulación y liberación

El PLMA como se dijo anteriormente es un polímero de gran interés e impacto a nivel industrial

debido a su poder absorbente de sustancias con baja polaridad, por ejemplo, en varios estudios lo

han empleado como copolímero absorbente de aceites, debido a su cadena de laurilo12–14,

investigaciones reportan que la capacidad de hinchamiento y absorbencia de aceites es directamente

proporcional a la cadena15. Por otra parte, han habido estudios empleado algunos alquil metacrilato

de baja cadena en la síntesis de nano y microesferas para encapsular aceites esenciales o sus

componentes, este es el caso de Lin y colaboradores donde reportan la síntesis de microesferas de

butil metacrilato (BMA) para emplearlos como vehículos para aceite esencial de árbol de té124,

Hofmeister y colaboradores usaron MMA, BMA, entre otros, para sintetizar nanocápsulas con alta

barrera de difusión para aceites esenciales, estudiando la influencia del pH y los parámetros de

solubilidad125,126. Sin embargo, hasta el momento no hay reportes de nanoesferas tipo core-shell

sintetizadas a partir de los copolímeros metacrílicos con la composición objeto de estudio para la

encapsulación de EOs.

Por tanto, la presente investigación basados en los HSP del PLMA (HSP δT de 16.8 MPa1/2) y su

proximidad con el limoneno δT 17.8 MPa1/2, dispuso de este último para su respectivo. Para ello,

fueron empleadas algunas técnicas anteriormente usadas para caracterizar las CSNs en la

encapsulación y liberación de limoneno.

4.5.1 Estudio previo de encapsulación y liberación

La capacidad de hinchamiento fue evaluada por DLS, mediante tamaño en número y establecida

como tamaño relativo, la cual, es la razón de las CSNs cargadas y CSNs sin carga. Para ello, se usó

tres relaciones de carga entre el limoneno y CSNs, las cuales fueron 0.5:1, 1:1 y 2:1, respectivamente.

El procedimiento fue descrito en la sección 3.5, sin embargo, finalizado el tiempo de carga y

modificado el pH, estas fueron diluidas a 0.1% de sólidos y determinado los tamaños en número. En

la figura 32 se observa una capacidad máxima de hinchamiento en las tres relaciones de carga para

las diferentes CSNs, lo cual indica que la cubierta de PMPS restringe el hinchamiento de las mismas.

Además, el aumento del tamaño cercana a un 60% para la relación 1:0:MPS, predice la buena

capacidad de carga que presenta, ya que, su núcleo de PLMA, hace que el limoneno se absorba más.

Caso contrario con núcleo de MMA, presentando una menor encapsulación del limoneno por el

insignificante aumento. En el anexo 11 en las figuras C 34 a 40 se puede observar los tamaños en

números para cada CSNs y sus distribuciones.



CSNs CSNs-0.5 CSNs-1.0 CSNs-2.0

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

Ta

ma

ño

rel

ati

vo

Partícula-Limoneno

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

1:1:2MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS

Figura 32. Tamaño relativo de las CSNs con diferentes cargas de limoneno.

Las propiedades térmicas de las CSNs cargadas con limoneno con relación 1:1 en masa fue estudiada

por TGA y DSC, y asimismo comprobar la cinética de liberación de limoneno de forma acelerada.

En la figura 33 se observa la curva TGA para una relación de CSN, donde se evidencia la perdida de

limoneno con respecto a su CSNs blanco, ambas tratadas en las mismas condiciones, pero el blanco

sin adición de limoneno. Es evidente la pérdida de masa correspondiente al limoneno encapsulado,

y se observa una perdida notable antes de 176 °C, dado que esta es la temperatura de ebullición del

limoneno. En la figura C 41 a 45 del anexo 11 se pueden observar las curvas TGA resaltando la

perdida de limoneno para las otras CSNs.


80 160 240 320 400 480 560

0

20

40

60

80

100

160 240

92

94

96

98

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:1:2MPS

1:1:2MPS-Limoneno

Figura 33. Curva TGA para una CSNs demostrando la perdida de limoneno con su blanco como

referente.

Los sistemas limoneno/CSNs fueron también caracterizados empleando DSC, las muestras se

enfriaron -50 °C y posteriormente se calentaron a 10 °C/min hasta 150 °C obteniendo los gráficos

de entalpia acumulada en función de la temperatura que se muestran en las figuras 34 a y b para los

CSNs 0:1:MPS y 2:1:MPS. Se observa que en las nanopartículas que solo contienen MMA en su

núcleo, el proceso de desorción del limoneno inicia a 20 °C, mientras que en presencia de LMA se

da a 30 °C. Este comportamiento sugiere que la interacción del limoneno se favorece en núcleos más

hidrófobos, ya que su solubilidad es más favorable, como se ha discutido previamente. Esto se

corrobora por un menor valor de entalpía de evaporación en el caso de 0:1:MPS.



-50 0 50 100 150

0

1

2

3

4

5

6

7

En

talp

ia (

J/g

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

0:1:MPS

20 °C

a)

-50 0 50 100 150

0

1

2

3

4

5

6

7

En

talp

ia (

J/g

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

2:1:MPS

30 °C

b)

Figura 34. Entalpia de liberación para el limoneno con dos CSNs cuyas relaciones son 0:1:MPS y

2:1: resaltando la interacción del limoneno favorecida en núcleos más hidrófobos.


4.5.2 Capacidad de carga, eficiencia de encapsulación y cinética de

liberación

La capacidad de encapsulación y liberación de limoneno de las seis CSNs fue estudiada por un

método gravimétrico, empleando la balanza analítica RADWAG AS 60/220.R2 con una sensibilidad

de 0.01 mg. Este método fue escogido por que asemeja las condiciones en las cuales se aplicarían

estos sistemas, para acelerar la liberación, se calentaron a 50 °C. Inicialmente, las CSNs se dializaron

contra agua desionizada con el fin de eliminar el surfactante que pudiera actuar como emulsificante

(en la figura C 47 del anexo 11 se muestra la evolución de la conductividad del agua sobre la cual se

dializaron las formulaciones a lo largo de 48 horas), luego se cargaron con el limoneno y se

liofilizaron, para posteriormente determinar por diferencia de masa con un blanco, la capacidad de

carga (CC%) y la eficiencia (EE%), mediante la ecuación 34 y 35, así como su cinética de la

liberación. Algunas de las muestras se descartaron debido a que la liofilización no fue completa y

la humedad residual afecta las medidas de masa.

𝐶𝐶% =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 𝑒𝑛𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑥 100 (34)

𝐸𝐸% =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 𝑒𝑛𝑐𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑜𝑛𝑒𝑛𝑜 x 100 ( 35)

En la tabla 11 se observan los resultados de capacidad de carga y eficiencia de encapsulación para

las seis CSNs a tres relaciones con limoneno. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, es notable

que las CSNs con núcleo de PLMA tienen mejor eficiencia de encapsulación, en comparación con

el núcleo de PMMA que tiene baja eficiencia de encapsulación, debida a los HPS que se encuentran

en un rango 19.0-22.3 MPa1/2 119. Estos resultados coinciden con la entalpia de liberación y el

hinchamiento presentado. Para las CSNs con semilla PLMA presentaron mejor eficiencia de

encapsulación, y es algo esperado por el HSP, sin embargo, la relación 1:2 de encapsulación

disminuyo, posiblemente por perdida del limoneno en el proceso. Cabe agregar, que se sintetizaron

CSNs con capacidad máximas de encapsulación, debidas a la corteza de PMPS.

En la figura 35 (y Figuras C 48 a 53 anexo 11 para las tres relaciones de carga) se muestran las

cinéticas de liberación para las CSNs con carga de limoneno en relación 1:1, la cual resalta la

liberación acelerada por los materiales en 24 h, después de este tiempo la desorción fue casi

constante. Además, las CSNs con relación (LMA:MMA) 1:0:MPS, 1:1:2MPS y 1:2:MPS, presentan



los mejores perfiles de liberación, debido a su alto contenido de limoneno encapsulado, además las

dos últimas presentan un contenido adsorbido en la corteza de PMPS, contribuyendo a dicho

resultado. Por otra parte, como es de esperar la CSNs con semilla PMMA no tiene una liberación,

por su reducida absorbencia y adsorción de limoneno.

Tabla 11. Valores de capacidad de carga (CC) y eficiencia de encapsulación (EE) determinadas con

tres relaciones de limoneno.

Relación 1

Relación: CSNs:Limoneno

1:0.5 1:1 1:2

%CC %EE %CC %EE %CC %EE

1:1:MPS 38.4 76.8 81.0 81.0 148.4 74.2

1:1:2MPS 39.4 78.8 86.2 86.2 175.1 87.5

1:2:MPS 48.7 86.7 88.5 88.5 148.1 74.0

2:1:MPS 34.1 68.3 55.9 55.9 80.8 40.4

0:1:MPS 11.1 22.1 27.2 27.2 39.7 19.8

1:0:MPS 45.8 91.7 95.5 95.5 96.5 47.9

1 LMA:MMA:MPS

0 50 100 150 200

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lib

eraci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

CSNs-Limoneno

1:1:MPS

1:1:2MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

0:1:MPS

1:0:MPS

Figura 35. Cinética de liberación para las seis CSNs cargadas con limoneno en relación 1:1 al estar

sometidas a 50 °C.

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

Se obtuvieron las condiciones de síntesis para las semillas bajo un diseño experimental variable a

variable mediante la modificación independiente de parámetros como: 1) la temperatura donde a 80

°C la relación molar LMA:MMA fue más cercana al valor nominal, y por ende ambos monómeros

están siendo polimerizados con un RL del 88.6%. 2) un medio libre de metanol como cosolvente,

debido al incremento de coágulo, disminución de RL y aumento del tamaño de partícula. 3) una masa

de 0.20 g de β-CD como catalizador de transporte, ya que, no hay diferencias significativas en

composición y características físicas con una relación mayor. 4) una CMC 4.4 veces superior a la

requerida como el SDS en presencia de β-CD, porque proporciona una mejor conversión de los

monómeros, el contenido de coagulación no es significativo, el tamaño de partícula es inferior y una

composición molar a la requerida.

Con las condiciones establecidas, se sintetizaron exitosamente diferentes copolímeros aleatorios y

homopolímeros semilla por polimerización en emulsión vía batch, con rendimientos superiores al

90% y tamaños de partícula monodispersos. Estos látex semilla sirvieron como núcleos de

crecimiento para formar seis CSNs por la adición de MPS vía semi-batch seed emulsion

polymerization, los cuales presentan fijación de PMPS, son estables al pH, presentan potenciales ζ

inferiores a -30 mV y algunos no presentan citotoxicidad a altas concentraciones como lo son

(LMA:MMA): 2:1:MPS ˂ 0:1:MPS ˂ 1:0:MPS, además todas las CSNs son muy estables

térmicamente.

Las CSNs obtenidas pueden ser potencialmente empleadas como vehículos de aceites esenciales o

similares, ya que, estas presentan alta capacidad de carga y eficiencia de encapsulación al tener

núcleos de LMA, promoviendo estas caracterices el mayor contenido de PMPS. Asimismo, la

presencia de PMPS restringe el hinchamiento y capacidad máxima de encapsulación.

80 Título de la tesis o trabajo de investigación

Estos materiales son novedosos en el campo de la química de polímeros, y las propiedades físicas

tales como las altas temperaturas de degradación, la estabilidad electrostática, transiciones vítreas

intermedias a los homopolímeros, baja toxicidad reportada, los hace posibles vehículos para la

liberación controlada de compuestos no polares, tales como los aceites esenciales o similares.

5.2 Recomendaciones

El desarrollo de la presente investigación permitió realizar las siguientes recomendaciones:

Realizar una tinción a las CSNs con óxidos de osmio, rutenio u otra sustancia de contraste,

para mejorar las imágenes TEM, ya que, la corteza generada es muy estrecha, haciendo

imposible su determinación.

Para mejorar la estabilidad coloidal de las CSNs se sugiere realizar una PEGilación, así es

posible que aumente su tiempo de vida media.

Medir la encapsulación con EOs reales, para evaluar su comportamiento y asimismo la

estabilidad del EOs, al emplear las CSNs de la composición establecida como vehículos de

los mismos.

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7. Anexo: Condiciones experimentales

7.1 Temperatura:

Figura C 1. Espectro Espectro 1H RMN del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes temperaturas

de síntesis de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.

4 3 2 1 0

4 3 2 1 0

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

b

ppm

60 °C

65 °C

70 °C

a

75 °C

a

80 °C

b

b

65 °C

70 °C

75 °C

80 °C

bb

a

ab

60 °C

a

96 Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell” Empleando Polimerización en Emulsión

y su Potencial Aplicación como Vehículos para Aceites Esenciales

7.2 Cosolvente:

0 50 100 150 200 250

0

20

40

60

80

100

3.2/12.8

2.4/13.6

1.6/14.4

0.8/15.2

0.0/16.0


Inte

nsi

dad

(%

)

Figura C 2. Distribución del tamaño de partícula a diferentes relaciones metanol/agua en la síntesis

de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.

Anexos 97

4 3 2 1 0

4 3 2 1 0

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.2 4.0 3.8 3.6

ppm

0.0/16.0

b a

b a

b a

b a

ab

0.8/15.2

1.6/14.4

2.4/13.6

3.2/12.8

0.0/16.0

0.8/15.2

1.6/14.4

2.4/13.6

3.2/12.8

Figura C 3. Espectro 1H RMN del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes relaciones

metanol/agua en la síntesis de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.



7.3 Catalizador de transporte

Figura C 4. Fotografía de los látex semilla sin agregados pasados seis meses.

0 50 100 150

0

20

40

60

80

100

0.0

0.10

0.20

0.50


Inte

nsi

dad

(%

)

-C

D (

g)

Figura C 5. Distribución del tamaño de partícula a diferentes adiciones de β-CD en la síntesis de los

monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.

Anexos 99

4 3 2 1 0

4 3 2 1 0

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

ppm

0.0 (g)

0.10 (g)

0.20 (g)

0.50 (g)

ab

b a

b a

b a

Figura C 6. Espectro 1H RMN del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes cantidades de β-CD

en la síntesis de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.



3500 3000 1500 1000

% T

ran

smit

an

cia


)

Masa CD (g)

0.0

0.10

0.20

0.50

2921

2851

1728

1455

1234

1152

Figura C 7. Espectro FTIR-ATR del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes cantidades de β-

CD en la síntesis de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.

7.4 Surfactante

3500 3000 1500 1000

% T

ra

nsm

ita

nci

a


)

SDS (g)

0.05

0.10

0.20

0.30

2921

2851

1728

1455

1234

1152

Figura C 8. Espectro FTIR-ATR del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes cantidades de SDS

en la síntesis de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.

Anexos 101

4 3 2 1 0

4 3 2 1 0

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

ppm

0.05 (g)

0.10 (g)

b

b

b

b

a

a

a

0.20 (g)

a

0.30 (g)

Figura C 9. Espectro 1H RMN del copolímero P(LMA-co-MMA) a diferentes cantidades de SDS en

la síntesis de los monómeros LMA y MMA en relación molar 1:1.

8. Anexo: Síntesis de semilla

5 4 3 2 1 0

5 4 3 2 1 0

4.0 3.8 3.6 3.4

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8 3.6

4.0 3.8

3.8 3.7 3.6 3.5

a

b

b

ppm

1:1

2:1

1:2

1:0

0:1

b

ba

a

a

Figura C 10. Espectro 1H RMN de las semillas en relaciones molares 1:1, 2:1, 1:2, 1:0 y 0:1

LMA:MMA.



4 3 2 1 0

4 3 2 1 0

3.9 3.8 3.7 3.6

4.0 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5

3.9 3.8 3.7 3.6 3.5

ppm

1:1

2:1

1:2

b

b

b

a

a

a

Figura C 11. Espectro 1H RMN de los coágulos en relaciones molares 1:1, 2:1 y 1:2 LMA:MMA.

9. Anexo: Síntesis de nanopartículas Core-Shell

0 50 100 150 200 250

0

20

40

60

80

100

1:1:2MPS

1:1:MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS


Nú

mero

(%

)

a)

10 100 1000

0

20

40

60

80

100

1:1:2MPS

1:1:MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS


Inte

nsi

da

d (

%)

b)

Figura C 12. Distribución del tamaño de partícula para las seis CSNs con sus respectivas relaciones

en a) número e b) intensidad.



0 50 100

0

20

40

60

80

100

pH 4

pH 5

pH 6

pH 7

pH 8


Nú

mero

(%

)

1:1:

MPS

Figura C 13. Distribución del tamaño de partícula en número para la CSNs con relación 1:1:MPS

para un intervalo de pH entre 4-8.

0 50 100

0

20

40

60

80

100

pH 4

pH 5

pH 6

pH 7

pH 8


Nú

mero

(%

)

2:1:

MPS

Figura C 14. Distribución del tamaño de partícula en número para la CSNs con relación

(LMA:MMA:MPS) 2:1:MPS para un intervalo de pH entre 4-8.

Anexos 107

4000 3500 3000 1500 1000

2996

3456

% T

rans

mit

anci

a


)

LMA:MMA:MPS

PMPS

1:1:MPS

1:1:2MPS

2:1:MPS

1:2:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS

2918

2852

13861460

1637

1728

815

1108

Figura C 15. Espectro FTIR-ATR del PMPS y las seis CSNs sintetizadas.

3500 3000 2500 2000 1500 1000

% T

ran

smit

an

cia


)

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

1:1:2MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS

1097

980

898

773

753

689

1260

Figura C 16. Espectro FTIR-ATR de las CSNs calcinadas, comprobando la presencia de SiO2.

10. Anexo: Caracterización térmica de las semillas

y nanopartículas core-shell

Análisis térmico TGA

Figura C 17.Curva TGA para la semilla con relación molar 1:1 LMA:MMA, mostrando cómo fue

determinado la temperatura máxima de descomposición (pico mínimo de la integral), %residuos y

masa residual.



80 160 240 320 400 480 560 640 720

0

20

40

60

80

100M

asa

(%

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

2:1

2:1:MPS

Figura C 18. Curva TGA para la semilla con relación molar 2:1 LMA:MMA y su respectiva CSNs.

80 160 240 320 400 480 560 640 720

0

20

40

60

80

100

Masa

(%

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:2

1:2:MPS


Anexos 111

80 160 240 320 400 480 560 640 720

0

20

40

60

80

100

Masa

(%

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

0:1

0:1:MPS


80 160 240 320 400 480 560 640 720

0

20

40

60

80

100

Masa

(%

)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:0

1:0:MPS




Calorimetría diferencial de barrido DSC

Figura C 22. Curva DSC para el PMPS, mostrando cómo fue determinado la Tg.

Figura C 23. Curva DSC para la semilla 1:1 LMA:MMA, mostrando cómo fue determinado la Tg.

Anexos 113

Figura C 24. Curva DSC para la CSNs con relación (LMA:MMA) 1:1:MPS, mostrando cómo fue

determinado la Tg.

Figura C 25. Curva DSC para la CSNs con relación (LMA:MMA) 1:1:2MPS, mostrando cómo fue

determinado la Tg.



Figura C 26. Curva DSC para la semilla 2:1 LMA:MMA, mostrando cómo fue determinado la Tg


determinado la Tg.

Anexos 115



determinado la Tg.



Figura C 30. Curva DSC para la semilla 1:0 LMA:MMA, mostrando cómo fue determinado la Tm.

Figura C 31.Curva DSC para la CSNs con relación (LMA:MMA) 1:0:MPS, mostrando cómo fue

determinado la Tm y Tg.

Anexos 117



determinado la Tg.

11. Anexo: Encapsulación y liberación

Dispersión de luz dinámica DLS

CSNs CSNs-0.5 CSNs-1.0 CSNs-2.0

40

60

80

100

120

140

Tam

añ

o d

e p

art

ícu

la (

nm

)

Partícula-Limoneno

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

1:1:2MPS

1:2:MPS

2:1:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS

Figura C 34. Tamaño en número para las CSNs cuando son cargadas con tres relaciones de limoneno,

mostrando la capacidad máxima de hinchamiento.



10 100 1000

0

20

40

60

80

100N

úm

ero

(%

)


LMA:MMA:MPS-Limoneno

1:1:MPS

1:1:MPS-0.5

1:1:MPS-1.0

1:1MPS-2.0

Figura C 35. Dispersión del tamaño de partícula en número para la CSNs con relación

(LMA:MMA:MPS) 1:1:MPS, comparada con el hinchamiento sufrido para tres diferentes relaciones

de carga al emplear limoneno.

10 100 1000

0

20

40

60

80

100

Nú

mer

o (

%)



1:1:2MPS

1:1:2MPS-0.5

1:1:2MPS-1.0

1:1:2MPS-2.0


(LMA:MMA:MPS) 1:1:2MPS, comparada con el hinchamiento sufrido para tres diferentes

relaciones de carga al emplear limoneno.

Anexos 121

10 100 1000

0

20

40

60

80

100

Nú

mer

o (

%)



2:1:MPS

2:1:MPS-0.5

2:1:MPS-1.0

2:1:MPS-2.0




10 100 1000

0

20

40

60

80

100

Nú

mer

o (

%)



1:2:MPS

1:2:MPS-0.5

1:2:MPS-1.0

1:2:MPS-2.0






10 100 1000

0

20

40

60

80

100N

úm

ero (

%)



1:0:MPS

1:0:MPS-0.5

1:0:MPS-1.0

1:0:MPS-2.0




10 100 1000

0

20

40

60

80

100

Nú

mer

o (

%)



0:1:MPS

0:1:MPS-0.5

0:1:MPS-1.0

0:1:MPS-2.0




Anexos 123

Análisis termogravimétrico TGA

80 160 240 320 400 480 560

0

20

40

60

80

100

160 24094

96

98

100

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

1:1:MPS-Limoneno

Figura C 41. Curva TGA para la CSNs con relación (LMA:MMA:MPS) 1:1:MPS demostrando la

perdida de limoneno con su blanco como referente.

80 160 240 320 400 480 560

0

20

40

60

80

100

160 240

88

90

92

94

96

98

100

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

2:1:MPS

2:1:MPS-Limoneno





80 160 240 320 400 480 560

0

20

40

60

80

100

160 240

92

94

96

98

100

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:2:MPS

1:2:MPS-Limoneno



80 160 240 320 400 480 560

0

20

40

60

80

100

160 240

94

96

98

100

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:0:MPS

1:0:MPS-Limoneno



Anexos 125

80 160 240 320 400 480 560

0

20

40

60

80

100

80 160 240

88

90

92

94

96

98

100

Ma

sa (

%)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

0:1:MPS

0:1:MPS-Limoneno



Calorimetría diferencial de barrido

-50 0 50 100 150

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Ex

oF

lujo

de

calo

r (W

/g)

Temperatura (°C)

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS

1:1:2MPS

2:1:MPS

1:2:MPS

1:0:MPS

0:1:MPS

Figura C 46. Curva DSC para las CSNs cargadas con limoneno en relación 1:1.



Diálisis

0 4 8 12 16 20 24

2

4

6

8

10

12

Co

nd

uct

ivid

ad

S

Tiempo (h)

Día 1

Día 2

Figura C 47. Conductividad del medio acuoso cuando es realizado la diálisis para la misma CSNs

en dos días diferentes, comprobando la eliminación de electrolitos en el látex.

Anexos 127

Cinética de liberación

0 50 100 150 200

0

10

20

30

40

50

60

70

Lib

eraci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

1:1:MPS-Limoneno

1:0.5

1:1

1:2

Figura C 48. Cinética de liberación a 50 °C para la CSNs con relación (LMA:MMA) 1:1:MPS

cargadas con limoneno en tres relaciones diferentes.

0 50 100 150 200

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lib

eraci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

1:1:2MPS-Limoneno

1:0.5

1:1

1:2

Figura C 49. Cinética de liberación a 50 °C para la CSNs con relación (LMA:MMA) 1:1:2MPS




0 50 100 150 200

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90L

iber

aci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

1:2:MPS-Limoneno

1:0.5

1:1

1:2



0 50 100 150 200

0

10

20

30

40

50

60

70

Lib

eraci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

2:1:MPS-Limoneno

1:0.5

1:1

1:2



Anexos 129

0 50 100 150 200

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lib

eraci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

1:0:MPS-Limoneno

1:0.5

1:1

1:2



0 50 100 150 200-1

0

1

2

3

4

5

Lib

eraci

ón

(%

)

Tiempo (h)

LMA:MMA:MPS

0:1:MPS-Limoneno

1:0.5

1:1

1:2



Síntesis de Nanopartículas Tipo “Core-Shell” Empleando ...

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