Estudio del efecto del grado de entrecruzamiento químico sobre las propiedades fiscoquímicas de membranas de celulosa naturalmente funcionalizadas con proteínas provenientes de Pyura chilensis

Abstract

La necesidad de reemplazo de materiales provenientes de fuentes no renovables como las que son derivadas del petróleo o del gas natural ha aumentado el interés por la obtención de materias primas renovables y sustentables para la elaboración de dichos materiales. Siendo la celulosa uno de los candidatos que puede ser utilizado como bloque de construcción para el desarrollo de nuevos materiales avanzados y materiales compuestos. Este biopolímero presenta buenas propiedades mecánicas como material de refuerzo, así como químicas debido a la posibilidad de modificar químicamente su superficie y así ajustar algunas de sus propiedades. Los tunicados han surgido como una interesante fuente de celulosa debido a las características únicas del polímero obtenido de este organismo. Las peculiaridades de estas fibrillas de celulosa que destacan son su razón de aspecto, cristalinidad y asociación a un contenido relativamente alto de proteínas, entre otras. Estas características han llevado a su aplicación como material de refuerzo en materiales compuestos y a su uso como bloque de construcción para la confección de hidrogeles y membranas y sus posteriores usos para una gran variedad de aplicaciones. En este proyecto se estudió la capacidad de hinchamiento de membranas fabricadas en base a fibrillas de celulosa proveniente de desechos de Pyura chilensis. Para esto, las fibrillas fueron sometidas a un tratamiento químico alcalino variando el tiempo de hidrolisis para obtener fibrillas con distintas cantidades de proteínas en la superficie. Luego, se realizó el entrecruzamiento químico gracias a los grupos carboxilos y amina pertenecientes a la estructura molecular de las proteínas presentes en la superficie. Para esto, se usó el entrecruzante químico comercial llamado 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida y N-hidroxisuccinimida (EDC/NHS) a distintas concentraciones. Se caracterizaron las propiedades fisicoquímicas de los materiales obtenidos tras el entrecruzamiento químico determinándose que el aumento del tiempo de hidrolisis redujo la presencia de nitrógeno en la superficie del material desde un 1,27%, en el material sin modificar, hasta 0,18% en el material hidrolizado durante 24 horas y cantidades incuantificables en el material que fue hidrolizado por 24 horas. Para materiales hidrolizados por un máximo de 24 horas, se observó un aumento de la presencia de dominios cristalinos en las muestras entrecruzadas químicamente y una disminución de estos en las muestras del material hidrolizado por más tiempo. Mientras que las pruebas de estabilidad térmica arrojaron que no hubo un aumento en la estabilidad para los materiales modificados químicamente. Luego, se determinó que el porcentaje de hinchamiento de las membranas obteniéndose resultados en el rango de 70 y 190% dependiendo de la cantidad de proteínas presente en la superficie de las fibrillas y la cantidad de EDC/NHS usado.