Polímeros dendríticos en la funcionalización de superficies

Abstract

La modificación o funcionalización superficial de materiales tiene como objetivo su adaptación para un uso específico. Mediante este enfoque, es posible optimizar las aplicaciones de un material a través de cambios en sus propiedades superficiales, como dureza, biocompatibilidad, repelencia al agua, fricción, adhesión, actividad catalítica, etc. Los polímeros dendríticos constituyen la cuarta clase de las arquitecturas poliméricas y dentro de ellos, los más conocidos son los dendrímeros, macromoléculas sintéticas que desde su aparición han captado la atención debido a sus propiedades particulares. Sus unidades monoméricas están diseñadas de tal forma que mientras el radio del polímero crece en forma lineal, el número de grupos terminales crece en forma geométrica[1] . Esta particularidad confiere a los dendrímeros un gradiente radial de propiedades. Los polímeros dendríticos presentan integridad y homogeneidad estructural, una cavidad interna bien definida disponible para encapsular o "atrapar” otra molécula (propiedades endoreceptoras), una composición relativamente controlada, y múltiples y homogéneos grupos terminales activos para una dada reacción de interés (propiedades exoreceptoras). Los polímeros hiperramificados (HBP, del inglés hyperbranched polymers) son similares a los dendrímeros aunque con defectos estructurales (por ej. alguna rama truncada) debido a su síntesis en un solo paso. Estos polímeros, si bien poseen una estructura menos controlada que los dendrímeros presentan también una arquitectura ampliamente ramificada con múltiples grupos terminales (algunos de ellos en el interior de la macromolécula) y por ello son capaces de presentar también efecto dendrítico con la ventaja de ser obtenidos con mayor facilidad. Las superficies hiperfuncionalizadas y multirramificadas que se obtienen utilizando moléculas dendríticas se denominan superficies dendronizadas[2] . La inmovilización de polímeros dendríticos sobre superficies sólidas permite crear superficies estructuradas a nivel de nanoescala con una significativa versatilidad, dada por la elección de la macromolécula que se utiliza como bloque constructivo. La arquitectura estructural de las moléculas dendríticas las hace ideales para crear nanomateriales activos y nanosistemas con múltiples aplicaciones. Esta estrategia brinda la posibilidad de diseñar materiales a medida otorgándole nuevas propiedades como hidrofilicidad, adhesión, biocompatibilidad, etc. Por este motivo, la producción de material dendrítico tiene importantes aplicaciones en campos muy diversos, entre ellos, la liberación controlada de fármacos, catálisis heterogénea, almacenamiento de información, sensores, etc. En esta presentación se describirá el uso de distintas moléculas dendríticas para la modificación de superficies y las propiedades de los materiales híbridos resultantes (ver figura 1). El objetivo será mostrar cómo se forman estos sistemas preprogramados, en donde la funcionalidad introducida en cada molécula le otorga, en algunos casos, la capacidad de autoensamblarse de manera controlada y predecible sobre el sustrato elegido. Por otra parte, se buscará establecer el efecto que tiene la arquitectura dendrítica sobre las características de cada superficie con vistas a aplicaciones particulares, ya sea como superficies resistentes a proteínas, superficies electrocatalíticas, plataformas sensoras, entre otros fines específicos. Finalmente, se incluirán algunos ejemplos de recubrimientos nanocompuestos basados en polímeros hiperramificados con aplicaciones tecnológicas en procesos de remediación ambiental y restauración del patrimonio cultural.