Efecto del ácido poliacrílico y de quitosano sobre la electrocristalización de carbonato cálcico

Abstract

La formación de minerales inorgánicos es controlada biológicamente en los organismos vivos (biomineralización) formando materiales compósitos híbridos orgánico-inorgánicos. Estos materiales híbridos poseen propiedades superiores, las cuales han sido ampliamente estudiadas. A nivel de laboratorio, el carbonato de calcio (CaCO3) ha sido investigado siendo útil para el estudio de la biomineralización y la formación de nuevos biomateriales. Para controlar las características de los cristales de CaCO3 es necesario comprender los mecanismos por los cuales los cristales se forman y las interacciones entre sus componentes orgánico e inorgánico. En este contexto, polímeros naturales y sintéticos han sido utilizados como aditivos y/o sustratos en ensayos de cristalización in vitro, modificando la morfología de cristales CaCO3. Así, el quitosano (Qo) y el ácido poliacrílico (APA) han mostrado ser activos en el control de la nucleación, crecimiento y orientación cristalográfica del CaCO3. En este trabajo se evaluó Qo y APA sobre la cristalización de CaCO3 in vitro usando una técnica electroquímica. Se estudiaron las reacciones químicas involucradas en la formación electroquímica del CaCO3 mediante cronoamperometría en electrodos ITO como electrodo de trabajo. Se evaluaron las variables de tiempo, voltaje y concentración de APA. El Qo fue utilizado como sustrato biopolimérico en la electrocristalización de CaCO3. Los resultados de los ensayos se evaluaron mediante SEM y XRD. Las curvas amperométricas demuestran que en los primeros 3 minutos ocurre una disminución importante en los valores de corriente en todos los ensayos, lo que demuestra la formación de cristales o depósito de CaCO3. Al realizar ensayos de CaCO3 sin aditivo, se obtienen cristales con tamaño de 10 µm, de morfología tetraédrica y romboédrica con fases alargadas y bordes bien definidos. Al usar APA se observaron aglomerados de partículas de forma irregular distribuidos ampliamente en la superficie del ITO. Mientras que, en presencia de un film de Qo, se observan cristales superpuestos y con formas tetraédricas. Finalmente, al combinar ambos polímeros en un mismo ensayo, se observan cristales con formas esféricas bien definidas. Mediciones de XRD de ángulo rasante, confirman la formación de CaCO3 amorfo (ACC) en los ensayos donde se encuentra presente APA. Por otro lado, al usar Qo se demuestra que es un modulador de la morfología y disposición de los cristales sin alterar su fase cristalina romboédrica