Efecto de la incorporación de nanopartículas de TiO₂ sobre las propiedades de matrices a base de quitosano

Abstract

El quitosano (Q) es un poliaminosácarido lineal compuesto por unidades monoméricas de N-acetil glucosamina y D-glucosamina, unidas a través de enlaces glucosídicos β-(1-4). La combinación de una matriz orgánica con nanopartículas inorgánicas de TiO₂ como fase de relleno constituye una alternativa interesante para mejorar las propiedades de los materiales biopoliméricos. Los objetivos fueron: i) Obtener matrices nanocompuestas a partir quitosano con inclusión de TiO₂; ii) estudiar las propiedades de barrera, mecánicas y microestructurales de las matrices obtenidas. Las suspensiones filmogénicas se prepararon por disolución de Q en una solución de ácido acético y posterior inclusión de diferentes concentraciones de TiO₂ (0,1% a 0,5% p/v). El análisis térmico se llevó a cabo mediante calorimetría diferencial de barrido modulado (MDSC); a partir de las curvas de flujo calórico (W/g) se observó un aumento de la entalpía y de la temperatura de fusión con el aumento de la concentración de nanopartículas. En cambio, la temperatura de transición vítrea resultó independiente del contenido de TiO₂. El análisis morfológico de las películas puso de relieve que la inclusión de TiO₂ en las matrices resultó ser homogénea en su distribución. La solubilidad y humedad de las nanocompuestos disminuyó significativamente con el aumento de la concentración de TiO₂. Las propiedades mecánicas mostraron mayor elongación porcentual con la inclusión de concentraciones crecientes de nanopartículas. El espectro ATR/FTIR de las películas de quitosano exhibió los picos característicos a 1648 cm⁻¹ y a 1581 cm⁻¹. Las matrices de quitosano con incorporación de nanopartículas mostraron cambios en las regiones 3500-2800 y 1600-1100 cm⁻¹. Así, la formación de una matriz interconectada por las interacciones establecidas entre el quitosano y las partículas de relleno explicarían los cambios evidenciados en las propiedades mecánicas y en la solubilidad. Estos resultados demuestran que con la inclusión de TiO₂ en matrices biopoliméricas se obtendrían materiales con mayor elongación y más hidrofóbicos.