Híbridos poliuretano/acrílico pH-responsivos: síntesis, caracterización y aplicaciones potenciales

Abstract

Los polímeros inteligentes han mostrado grandes avances en diferentes áreas de interés como la agronomía, la medicina y la farmacia, debido a su capacidad de modificar sus características estructurales o conformacionales a partir de un estímulo específico adecuado. En ese sentido, los polímeros pH responsivos son de gran utilidad y han sido utilizados en base a la posibilidad de emplearlos en medios o entornos donde el estímulo viene dado por una modificación del pH. Entre las posibles áreas de aplicación, la farmacéutica y el medioambiente surgen como dos ramas de marcado interés y de potenciales aplicaciones para polímeros pH responsivos. Dentro de los polímeros que pueden ser sensibles al cambio de pH, se encuentran los acrílicos con grupos funcionales en sus cadenas, como por ejemplo los derivados de los acrílicos metacrilato de 2-(dietilamino)etilo (DEA) y metacrilato de 2-(diisopropilamino)etilo (DPA), que han sido los seleccionados en el presente trabajo. Estos polímeros, sin embargo, al ser utilizados en forma de películas en sistemas acuosos, no presentan una buena estabilidad física por lo cual su vida útil es limitada. La posibilidad de combinarlos con un polímero como el poliuretano (PU), mecánicamente estable con buenas propiedades de película, permite superar el mencionado inconveniente de forma de obtener un sistema más completo. En ese sentido, se propone la síntesis de un sistema híbrido poliuretano/acrílico (PU/A), unidos mediante enlaces químicos, con el objetivo de obtener un polímero formador de películas, que sea estable en medios acuosos, y que a su vez posea propiedades pH responsivas. En este caso, a partir de los componentes seleccionados, se espera obtener un sistema híbrido polimérico que responda al pH en medios ácidos y que pueda ser potencialmente aplicable en dos áreas específicas: en la farmacéutica, como sistema de transporte y liberación de fármacos; en el saneamiento ambiental, como medio para remover metales pesados de efluentes acuosos. En primer lugar, dado que ciertas patologías generan un entorno ácido dentro del organismo y que en el cuerpo humano, dependiendo de la región o tejido, el pH varía, se espera que los sistemas sintetizados sean aptos para incorporar un principio activo (PA) determinado y puedan liberarlo al modificar el pH del medio. De este modo, resultaría una interesante aplicación el hecho de que la síntesis de un polímero pH responsivo sea capaz de transportar un PA de interés y que ante variaciones de pH pueda liberarlo en una zona específica del cuerpo humano, evitando de esa forma la sobredosis y la aparición de posibles efectos secundarios. En segundo lugar, una problemática que afecta la calidad del agua es la presencia en exceso de metales pesados. En la búsqueda de tratamientos eficaces que resuelvan ese inconveniente, los sistemas híbridos sintetizados pueden resultar de utilidad. A partir de la presencia de los grupos amino en la cadena polimérica, aportados por los monómeros DEA y DPA, que pueden interaccionar con los mencionados metales, se propone utilizar los híbridos PU/DEA y PU/DPA como sistemas captadores de metales pesados en medios acuosos. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que es posible sintetizar polímeros híbridos pH-responsivos, empleando poliuretano como polímero base y los acrílicos metacrilato de 2-(dietilamino)etilo o metacrilato de 2-(diisopropilamino)etilo como monómeros responsivos, para ser utilizados en forma de películas inteligentes, que pueden ser aplicados tanto en la liberación controlada de principios activos como también en la captación de metales pesados contaminantes. Teniendo en cuenta que los sistemas sintetizados presentan una propiedad pH-responsiva en condiciones de pH y temperatura fisilógicos, se dispone entonces de un sistema que potencialmente puede transportar y liberar el principio activo de acuerdo a las necesidades farmacológicas específicas. Por otro lado, la posibilidad que poseen los híbridos responsivos sintetizados de coordinarse con cobre y zinc y extraer dichos metales de soluciones acuosas ácidas, permite considerar la utilización de estos sistemas como polímeros que pueden colaborar con la descontaminación de diferentes efluentes acuosos.