Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Materials Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

Síntesis de hidrogel

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Los hidrogeles son una clase versátil de polímeros reticulados, producidos a través de procedimientos relativamente simples utilizando materiales generalmente baratos. Se utilizan comúnmente para absorbentes de líquidos, sensores, productos de consumo y suministro de medicamentos. Los hidrogeles se pueden formar a partir de la solución, con un iniciador haciendo que los agentes monomerie sean reactivos para formar una columna vertebral de polímeros. Una especie reticulante une las cadenas de polímeros. Un aspecto importante de estos materiales es que en presencia de agua se hinchan. Pero esta respuesta se puede ajustar aún más para mejorar la hinchazón en función de la salinidad, PH u otras señales. Los hidrogeles se pueden utilizar en ambientes acuosos o secos, con una gama de propiedades útiles como flexibilidad, alta absorbancia, transparencia y aislamiento térmico. Este vídeo ilustrará la síntesis y caracterización de hidrogeles.

Los hidrogeles son capaces de absorber cientos de veces su peso en agua. Cuando el agua entra en la red de polímeros reticulados, soubiliza especies hidrófilas, iónicas o ambas en la columna vertebral del polímero. Las moléculas de agua son más grandes que los grupos solubilizados. Debido a esto, su presencia dentro de la red hace que el hidrogel se hinche. Mientras que los reticulaciones que conectan la columna vertebral del polímero evitan que se disuelva o se rompa. La síntesis de hidrogel es una técnica para producir estos materiales poliméricos reticulados. Este es un procedimiento simple, pero implica productos químicos que son tóxicos e inflamables y por lo tanto requieren un cuidado extremo y medidas preventivas. Usando componentes pre-gel, hidrogeles se pueden hacer a través de la polimerización de radicales libres. Un método comienza con DMPAP como un iniciador de radicales libres.

El enlace carbono-carbono en DMPAP es aclarado por luz ultravioleta para formar un electrón no emparejado y altamente reactivo llamado radical libre en cada átomo de carbono. Los radicales libres reaccionan con el doble enlace carbono-carbono en HEMA para formar una cadena de propogating con un radical libre al final. El grupo hidroxal que sale de la columna vertebral es soluble en agua, haciendo que la red reticulada se hinche cuando el agua está presente. Los radicales también reaccionan con los dos enlaces dobles carbono-carbono en TEGDMA, el retisonador químico. Esto une las cadenas troncales. Cuando los radicales libres se han consumido, o han reaccionado completamente, la síntesis de hidrogel es completa. La hinchazón se puede evaluar secando, hidratando y luego secando el polímero. En la siguiente sección, sintetizaremos y caracterizaremos los hidrogeles utilizando este método de polimerización de radicales libres.

Antes de comenzar la síntesis de hidrogel, reúna los materiales y productos químicos necesarios. Las diapositivas de vidrio en el molde de síntesis previamente montado se compensan por unos pocos milímetros, para crear un canal para pipetear la solución pre-gel en el molde. Todo el trabajo debe realizarse con el equipo de protección personal adecuado en una fumhood, ya que este proceso implica productos químicos que son tóxicos e inflamables. En primer lugar, agregue 0.0012 mol por ciento DMPAP al tubo de ensayo de 1000 microlitros. A continuación, utilice una nueva pipeta cada vez para añadir 21.2121 mol por ciento hemA y luego 3.0303 mol por ciento TEGDMA al tubo de ensayo. Mezcle la solución utilizando una máquina de vórtice hasta lograr una solución homogénea. Sumerja la espátula en el pigmento BCP y enjuáguela en la solución utilizando el 75.7576 mol por ciento del disolvente etilenglicol.

Mezcle la solución utilizando la máquina de vórtice hasta que el pigmento se disuelva por completo y la solución sea homogénea. Este pigmento se utiliza para hacer visible el hidrogel transparente, mientras que el disolvente disuelve el iniciador de radicales libres y mantiene el hidrogel flexible. Deposite la solución en el molde utilizando una micro pipeta alineada con el borde de sinfase del molde de síntesis. Inyecte uniformemente la solución pregel en el centro del molde. Coloque el molde lleno cinco centímetros por debajo de una linterna emisora de rayos UV e irradiar el molde durante un minuto. Retire el molde de la luz y desmonte para retirar el hidrogel de los portaobjetos de vidrio.

Cuando está completamente conectado en red, el hidrogel debe ser un sólido de caucho con una consistencia similar a la gelatina. Enjuague ambos lados del hidrogel con agua desionizada para eliminar cualquier especie química y poligimers no reaccionados del producto. Repita este procedimiento con tiempos de exposición a la luz UV de 1,5 y cinco minutos para producir un total de tres hidrogeles.

Sumerja los hidrogeles terminados en un recipiente con alcohol isopropílico durante una o dos horas. El alcohol reemplazará al etilenglicol en el hidrogel, lo que le permite secar rápidamente manteniendo su estructura. Retire los hidrogeles del alcohol y déjelos secar al aire libre durante unos 30 minutos. Pesar y registrar el peso de cada uno de los hidrogeles secos. Sumerja los hidrogeles en agua desionizada hasta que estén completamente hinchados. Retire los geles del agua y seque suavemente. Pesar y registrar el peso de los hidrogeles hinchados. Utilice el peso de los hidrogeles hinchados, Ws, y los hidrogeles secos, Wd, para calcular el grado de hinchazón.

Se encontró que el grado de hinchazón era de aproximadamente 136% para la muestra de un minuto, 387% para la muestra de 1,5 minutos y 81% para la muestra de cinco minutos. Estos resultados muestran que en el tiempo de exposición A los rayos UV más largo, hubo menos hinchazón. Debido a la formación de más enlaces entre moléculas de polímero con mayor exposición a los rayos UV, hubo más fuerzas de restricción elásticas en las cadenas de polímeros. Esto dio lugar a hidrogeles con más reticulación expandiéndose menos que aquellos con menos reticulación.

Ahora que aprecias los métodos de sintetizar y caracterizar hidrogeles, echemos un vistazo a cómo se utilizan en los productos cotidianos. Los productos de consumo como las almohadillas de hospital, las almohadillas de higiene femenina y los pañales, contienen uno de los polímeros superabsorbentes más comunes. Este hidrogel puede hincharse para absorber fluidos hasta 800 veces su peso, permitiendo a los fabricantes crear productos que son delgados y cómodos. El hidrogel sintetizado en este video se utiliza como sensor en un aspersor de césped. El sensor está en contacto con el suelo y se hincha mientras se riegó el césped, hasta que activa el cierre del aspersor.

Acabas de ver la introducción de Jove a la síntesis de hidrogel. Ahora debe entender cómo se sintetizan y caracterizan los hidrogeles. Gracias por mirar.

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter