Insolubilización de soportes

Revista NOOS Volumen 2 (2013) Pág. 27 – 36

Derechos Reservados

Facultad de Ciencias Exactas

Y Naturales

Revista NOOS, Vol. 2, No 4, Mayo de 2013. Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. ISSN 2346-2779

INSOLUBILIZACIÓN DE SOPORTES CATALÍTICOS

BASADOS EN QUITINA Y QUITOSANO Carlos Eduardo Orrego1, Jimena Rios Rivera2

1 [email protected], [email protected], Instituto de Biotecnología y Agroindustria, Universidad Nacional de

Colombia Sede Manizales, Campus la Nubia Km 4 Vía al Magdalena, AA 127, Manizales, Colombia

Información Artículo

Article history: Received: 16 Abril 2013 Received in revised: 30 Abril 2013 Accepted: 3 Mayo 2013 Available online: 21 Mayo 2013 Keywords: Chitin, Chitosan, Extraction, Modification, Insolubilization.

ABSTRACT: This paper deals with different

methodologies used for extraction,

modification and insolubilization of matrices

based biopolymer chitin / chitosan intended

for the immobilization of enzymes for

catalysis in aqueous and non acuoasa. For that

purpose, we analyze methodologies to modify

chitin / chitosan by cross-linking, acetylation,

formation of polyelectrolyte and manufacture

of hybrid materials. Besides the description of

extraction, and modification protocols for

obtain chitin / chitosan matrices it was also

shown their characteristics of solubility,

swelling and resistance in differents solvents.

RESUMEN:

En este trabajo se presentan diferentes metodologías empleadas para la extracción, modificación e insolubilización de matrices biopoliméricas basadas en quitina/quitosano destinadas a la inmovilización de enzimas para catálisis en fase acuosa y no acuosa. Se analizaron formas de modificación de estos biopolímeros mediante entrecruzamiento, acetilación, formación de polielectrolitos y fabricación de materiales híbridos. Además de relacionar los protocolos de obtención de las matrices se muestran los sus características de solubilidad, hinchamiento y resistencia en diferentes solventes.

PALABRAS CLAVE: Quitina, Quitosano, Extracción, Modificación, Insolubilización.

mailto:[email protected]

Revista NOOS Volumen 2 (2013) Pág. 28


1. INTRODUCCIÓN La quitina es un polímero nitrogenado, blanco, duro e inelástico. Es insoluble en agua debido a su estructura cristalina rígida y a su red de de enlaces de hidrogeno intra e inter moleculares. La quitina, es la segunda fuente más grande de carbohidratos en la naturaleza en donde se halla como un componente estructural del exoesqueleto de los crustáceos, insectos y otros artrópodos; también se encuentra en las paredes celulares de la mayoría de los hongos y algunas algas. En todos ellos la quitina se presenta en forma de microfibrillas cristalinas ordenadas que cumplen funciones en donde se requiere resistencia a esfuerzos. El quitosano es el derivado más importante de la quitina y se obtiene por su desacetilación parcial en estado sólido bajo condiciones alcalinas o mediante hidrólisis enzimática [1]. La quitina y el quitosano son de gran interés para la inmovilizar enzimas y células ya que poseen características que facilitan la interacción con estas. Entre las principales se encuentran: una elevada afinidad a las proteínas, disponibilidad de grupos funcionales reactivos para reacciones directas con enzimas y para modificaciones químicas, hidrofilicidad, estabilidad mecánica y rigidez, capacidad de regeneración, facilidad de preparación en diferentes configuraciones geométricas, posibilidad de variar su permeabilidad y su área superficial. Como materiales biocompatibles y no tóxicos se utilizan para aplicaciones en la industria alimentaria, farmacéutica, usos médicos y agrícolas. Además también son amigables con el medio ambiente por ser biodegradables, y de bajo costo pues se pueden obtener de residuos de las actividades de pesquería [2-3]. Existen numerosas publicaciones en las que se reporta el uso exitoso de la quitina y el quitosano, en forma natural o modificada, en catálisis enzimática no acuosa [4-7], siendo un factor común y de gran importancia la insolubilidad de los soportes con lo cual se garantiza la viabilidad técnica y económica

del catalizador al preservar la integridad del sistema catalítico, su remoción y re-uso. Sin embargo, y especialmente para el quitosano como soporte en reacciones en fase acuosa y/o en presencia de algunos sustratos o solventes, se presentan dificultades por su solubilización e hinchamiento en el medio de reacción lo que no es algo deseable. No obstante esta característica se ha aprovechado para investigaciones de liberación controlada de bioactivos y fármacos [8-9]. Lograr fabricar una matriz biopolimérica biodegradable-biocompatible con quitina-quitosano que sea insoluble, resistente y que presente poco hinchamiento en agua y en solventes no acuosos sería un importante paso para catálisis heterogénea y la encapsulación de bioactivos. Este trabajo tiene el propósito de presentar algunas metodologías de modificación de la quitina/quitosano mediante entrecruzamiento (con glutaraldehído y epiclorhidrina), acetilación, formación de polielectrolitos (con gelatina, pectina, gomas arábiga, xantana y guar, maltodextrina, carboximeticelulosa) y fabricación de materiales híbridos (con hierro y zeolita NaY) que se han usado para insolubilizar estos biopolímeros con el fin de hacerlos útiles como soportes biocatalitico y matrices de encapsulación en medios acuosos y no acuosos.

1. MATERIALES Y METODOS

1.1. Materias primas: Caparazones de langosta, caparazones de jaiba obtenidas de residuos de restaurantes de Manizales.

1.2. Materiales grado reactivo: Quitosano (grado de desacetilación 76.20%, peso molecular 602 KDa), acetona, isooctano, hexano, NaOH, HCl epichorhidrina, anhídrido acético y glutaraldehído, suministrados por Sigma- Aldrich.

1.3. Materiales grado alimenticio: Glicerina, gelatina, pectina, Goma Xantana, Goma Arabiga, Carboxi Metil Celulosa, Alginato, Maltodextrina, Goma Guar.

1.4. Métodos:

Extracción de quitina y producción de

quitosano con diferentes grados de



desacetilación: Se lavaron los caparazones de residuos de pesquería con solución desinfectante para eliminar parte de los residuos de tejido presentes. Seguidamente el material se sumergió completamente en ácido acético al 3.00% durante 24 horas. Posteriormente se realizó un lavado con agua y se eliminaron de forma manual otros residuos existentes. Finalmente los caparazones se secaron por liofilización para reducir la humedad y facilitar la reducción del tamaño de partícula por medio de molienda y tamizado. La quitina obtenida se esterilizó durante 30 minutos a 121ºC en un autoclave (SANYO MLS-37811, Osaka, Japón). Posteriormente se sometió a un proceso de desproteinización química con NaOH a diferentes concentraciones (4N, 8N y 12N a 30ºC, 2 hr). El material desproteinizado, se neutralizó con agua destilada por medio de lavados consecutivos y luego se descalcificó con HCl 6N (30ºC, 4 hr). Después de una nueva neutralización, la quitina obtenida se dejó inmersa en una solución de acido acético (1.00%) y NaCl (1.00%) (30ºC, 24 hr). Finalmente, y después de un último lavado, se filtró y se secó convectivamente (60ºC, 48 hr) para obtener el quitosano.

Matrices biopolimericas deshidratadas: En la Tabla 1 se presentan los procedimientos empleados para la producción de matrices biopoliméricas deshidratadas, basadas en quitosano además de un resumen de las etapas a las que se sometieron muestras de quitosano grado reactivo con el propósito de modificarlo para hacerlo adecuado como soporte para inmovilización de enzimas. La secuencia común de los protocolos tiene el siguiente orden para las etapas sucesivas de los tratamientos: Solubilización, activación, gelificación, neutralización y secado. Etapas de la producción de matrices

biopoliméricas : Las siglas que se usan en la descripción que se hace a continuación corresponden a las utilizadas en la segunda columna de la Tabla 1.

Solubilización: Se emplearon 2 métodos.

AA: Acido Acético al 1.00 % v/v. H: Acido clorhídrico (HCl). Nota: en el tratamiento No. 1 se evaluaron tres concentraciones de quitosano, 1.80, 2.40, y 3.00% (p/v) en disolución al 1.00% v/v de ácido acético.

El significado de las siglas se encuentra en el texto. Activación: El quitosano se activó con.

G: Glutaraldehído. E: Epiclorhidrina. An: Anhídrido Acético.

Gelificación: Gelificante A: Solución de NaOH en etanol y disolución de fosfatos. Gelificante B: Solución de NaOH al 74% y etanol diluido al 26%. Gelificante C: 50mM de CaCl2. SG: Solución de G (Gelificante (A, B o C) + G (0.003%v/v))

Neutralización y en juague con: AD: Agua destilada. AAE: Con agua destilada, luego con acetona y, finalmente con éter etílico.

Secado: Se realizaron 4 tipos de secado:

TA: Exposición al aire a temperatura ambiente (20 °C, 120 h) CC: Crioconcentración del gel mediante congelación a –20°C y descongelación a 20 °C por tres ciclos, seguida de exposición al ambiente por 72 h. AS: Aspersión (Temperatura de aire a la entrada y la salida, 120ºC y 60ºC respectivamente). L: Liofilización CF: Convección forzada con aire a 40ºC.

Matrices biopoliméricas híbridas

(Quitosano/Zeolita/Otros Polisacáridos

(OP)):

Tratamiento 8, 9 y 10: Se elaboraron dispersiones homogéneas acuosas de Quitosano/Acido Acético/Zeolita (2.00%



Tabla 1. Tratamientos empleados para la insolubilización de quitosano en agua.

Tratamiento

No.

Modificación

con Sigla

Solubilización Activación Gelificación Neutralización Secado Referencia

AA H G E An A B C SG AD AAE T

A CC AS L

1 Glutaraldehído (0.0003, 0.003,

0.01 y 0.10 %)

G - - - - - - - - - [10]

2 Gelatina Ge - - - - - - - - - - - - [11]

3 Epiclorhidrina CE - - - - - - - - - - - - [12]

4 Anhídrido

Acetico CA - - - - - - - - - - - - [12]

5 Epiclorhidrina y hierro

CEFF - - - - - - - - - - [12]

6 Anhídrido

acético y hierro CAFF - - - - - - - - - - [12]

7 Pectina y hierro CPFF - - - - - - - - - - - - - [12]

8 Zeolita NaY

(Z) QZ - - - - - - - - - Este Articulo

9 Alginato y Zeolita

QAlZ - - - - - - - - - Este Articulo

10 Goma Xantana

y Zeolita QXZ - - - - - - - - - Este Articulo

11 Goma Arabiga

y Zeolita QAZ - - - - - - - - - - Este Articulo

12 Goma Guar y

Zeolita QGuZ - - - - - - - - - - Este Articulo

13 Maltodextrina y Zeolita

QMZ -

- - - - - - - - - Este Articulo

14

Goma

Carboximetil Calulosa y

Zeolita

QCZ - - - - - - - - - Este Articulo



(p/p), 1.00% (v/v), 0.50% (p/p)) y Quitosano/Acido Acético/Zeolita/OP (2.00% (p/p), 1.00% (v/v), 0.50% (p/p), 2.00% (p/p)). La mitad de cada una de las dispersiones fueron mezcladas con G antes de la gelificación (0.002 % p/p en las muestras QXZ y QZ; 0.001 % p/p en muestras QAlZ); la otra mitad se gelificó con B y fueron sometidas a secado por CC. Los geles obtenidos se dividieron en dos partes, una de las cuales se neutralizó con AD (Lavado1-L1), la otra se neutralizó con AAE (Lavado2-L2) y posteriormente con AD. Finalmente todas las muestras se secaron por L. Tratamientos 11 al 14: Se elaboraron dispersiones homogéneas acuosas Quitosano/Acido Acético/Zeolita/OP (2.00% (p/p), 1.00% (v/v), 0.50% (p/p), 2.00% (p/p)). Las dispersiones fueron divididas en 2 partes, una se trató con una solución de G. La mitad de cada una de las dispersiones fue mezclada con G (0,003% (p/p) en B), mientras que la otra mitad solo se gelificó (con B para las muestras QGuZ, QAZ y QMZ, con C la muestras de QCZ), los geles obtenidos fueron sometidas a secado por CC. Las primeras muestras fueron secadas por L, mientras que las otras se sumergieron en G (0.003% p/p, 2hr). Finalizado este periodo se neutralizaron las muestras con AD y se secaron por L. 1.5 Caracterización de matrices Medida del grado de desacetilación: Se pesaron 100 mg de quitina o quitosano y se agregaron a 20 mL de acido fosfórico, durante 40 minutos a 60ºC y 780 rpm. De esta solución se tomó una alícuota de 1 ml y se lleva a 100 ml con agua destilada. Tal dilución se calentó a 60ºC durante 2h. En un espectofotómetro ultravioleta visible con celda de cuarzo se midió a 203 nm la absorbancia de la dilución despues de alcanzar la temperatura ambiente y a partir de esta información se procedió a calcular esta

propiedad según metodología descrita en [13].

Solubilidad [14]: La solubilidad de los soportes se evaluó tomando una muestra inicial de peso (0.10 g) y humedad conocida, que se introdujo en 10 ml de solvente, con una agitación lenta durante 6h/14 h a 20°C. Finalizada la prueba se filtró la muestra y se secó en una estufa a 105°C durante 30 h, determinando así el peso y la humedad finales de la muestra. La solubilidad (%) se calculó según la expresión

Donde mf y mi son los pesos final e inicial (base seca) de la muestra, respectivamente.

Hinchamiento [15]: Una muestra (mi) de los soportes secos se introdujo en el solvente durante 6 h a 20 °C. Se retiró la muestra a la que se le removió el exceso superficial de líquido con una servilleta para finalmente pesarla (mf). El % de hinchamiento se calculó así.

Resistencia a la agitación [16]: Se tomaron 0.10 g de los soportes y se sumergieron en 10 ml de agua destilada con 10 esferas de vidrio, a 20°C. Se agitaron los soportes a 200 rpm durante 6 horas. Después el contenido fue filtrado y observado en un microscopio

trinocular (XSZ21-O5T) ( 80,200 y 800).

La resistencia mecánica es expresada como la frecuencia de las fracturas, donde N es el número de fracturas y Nt los soportes iníciales (%RA=(N/Nt)*100). Una disminución menor al 2.00% de los sólidos secos iniciales se consideró satisfactoria; entre el 2.00 y el 5.00% moderada y superior a 5.00%, insatisfactoria.



1. RESULTADOS Y DISCUSION Los materiales elaborados fueron analizados para determinar su viabilidad como soportes de inmovilización con el fin de ser empleados para reacciones en fase acuosa y no acuosa. Los factores evaluados fueron: % de Solubilidad, % de Hinchamiento y % de Resistencia a la agitación. Extracción de quitina y producción de quitosano con diferentes grados de desacetilación: En la Tabla 2 se presentan los grados de desacetilación medidos para la quitina extraída de caparazones de crustáceos que fue tratada con diferentes concentraciones de NaOH (N=Normalidad) y el quitosano reactivo Sigma- Aldrich. Para estos mismos materiales la quitina presentó un % de solubilidad del 10.30%, debido a su rígida estructura cristalina, y a los puentes de hidrógeno internos y externos presentes entre sus moléculas, además de su alto grado de acetilación [17]. Presentó además aceptables características de solubilidad (10.30%), hinchamiento (14.60%) y resistencia a la agitación (95.30%).

Muestra Grado de Desacetilación

(GDA %)

Quitina 17.06

4N 47.97

8N 69.23

12N 78.53

Quitosano 85.89

Tabla 2. Grado de Desacetilación (GDA) para

muestras de quitosano a partir de caparazón de langosta.

Matrices biopoliméricas deshidratadas Tratamientos 1 y 2: Estos tratamientos se realizaron con el fin de obtener información sobre la solubilidad cualitativa de un soporte catalítico en posibles medios de reacción. Se probaron modificaciones al quitosano inicialmente con un entrecruzante (glutaraldehído (G)). El óptimo de concentración de entrecruzante fue de 0.003 %. Posteriormente se realizaron modificaciones con gelatina que presentaron estabilidad mecánica en agua durante 8 horas, pero solo que solo tuvieron potencial de uso

como soportes para inmovilización de enzimas en reacciones en medios no acuosos.

Para los soportes mencionados se analizó cualitativamente la solubilidad e hinchamiento, obteniéndose los resultados que se presentan en la Tabla 3.

No. Modificaci

ón Solubilidad

1

[Q] [G] 1 2 3 4 5 6 7

1,8

- I I I I S I I

0,00

03 I I I I S I I

0,0030

I I I I S I I

0,01

00 I I I I S I I

2,4

- I I I I S I I

0,0003

I I I I S I I

0,00

30 I I I I S I I

0,01

00 I I I I S I I

3,0

- I I I I S I I

0,00

03 I I I I S I I

0,00

30 I I I I S I I

0,01

00 I I I I S I I

2 VP VP I I I I S I I

Tabla 3(a). Pruebas cualitativas de solubilidad de

soportes obtenidos por medio de los tratamiento 1 y 2. Solventes: (1) : n-hexano; (2): Iso-octano; (3) etanol

(96%); (4) agua; (5): Acido acético (1%); (6):

Glicerina(99%); (7) Ácido oleico. VP: Ver Procedimiento

en el texto.

No. Hinchamiento

1

1 2 3 4 5 6 7 SH SH LH HA - SH SH

SH SH SH LH - SH SH

SH SH SH LH - SH SH SH SH SH SH - SH SH

SH SH LH HA - SH SH

SH SH SH LH - SH SH

SH SH SH LH - SH SH

SH SH SH SH - SH SH

SH SH LH HA - SH SH

SH SH SH LH - SH SH

SH SH SH LH - SH SH

SH SH SH SH - SH SH

2 SH SH SH HA SH SH SH

Tabla 3(b). Pruebas cualitativas de hinchamiento de

soportes obtenidos por medio de los tratamiento 1 y 2. I: Insoluble; S: Soluble; HA: Hinchamiento



apreciable(r>2); LH: Ligero hinchamiento (1.2<r<2);

SH: Sin hinchamiento (1<r<1.1)

Resultado de las pruebas de resistencia a la agitación: Con excepción de los materiales secos que se fabricaron con el 0.01% de G que presentaron una ligera pérdida de material (entre 2.00 y 5.00% de sólidos secos), los demás tipos de soportes superaron la prueba satisfactoriamente. Tratamientos 3 al 7: Idealmente se debería obtener un soporte que sea a la vez poco soluble y de bajo hinchamiento en medios no acuoso y acuoso. Los soportes descritos en la Tabla 3 resultaron ser adecuados solamente para reacciones en medios no acuosos. Aun los que cualitativamente se observaron cómo insoluble, resultaron muy frágiles en un medio acuoso agitado. Por esa razón se evaluó el uso de Epiclorhidrina (E) y Anhídrido acético (An) que actúan como entrecruzante y agente acetilante respectivamente. Adicional a esto se investigó la posibilidad de obtener un soporte que pudiera retirarse del medio de reacción empleando la magnetización del mismo, para esto se empleó un ferro fluido. En la Tabla 4 se presentan los resultados obtenidos para estos soportes.

Tratamiento

No. S igla % S % H %RA

3 CE 90.40 64.50 42.50

4 CA 97.50 71.70 35.40

5 CEFF 21.00 78.90 70.00

6 CAFF 36.60 97.80 52.80

7 CPFF 48.20 92.70 49.60

Tabla 4. Porcentajes de solubilidad, hinchamiento y resistencia a la agitación en agua de los soportes obtenido por medio de los tratamientos 3 al 7.

De los resultados obtenidos para AS y L se observó comparativamente el método de secado que mejor se comportó en cuanto a las propiedades analizadas fue la liofilización. Los soportes liofilizados presentan una baja solubilidad para los tratamientos con E y An (21.00% y el 36.00% respectivamente), lo cual se pudo haber generado debido al entrecruzamiento de los grupos OH del quitosano con E. En el segundo caso esto fue

causado por desacetilación de las unidades de glucosamina, lo que a su vez hace que disminuya la solubilidad del soporte [18]. Otra causa de una solubilidad menor para el material fabricado por liofilización, fue debida al proceso de gelificado y congelado, operaciones que tardan un tiempo considerable, causando una mejor estabilización de las moléculas, respecto de las que mostraron los mismos materiales secados por aspersión (en donde la preparación de la dispersión polimérica y el tiempo de secado demandan tiempos muy cortos). Los soportes CE y CA son polvos que presentan porcentajes de solubilidad por encima del 90.00%, sin embargo se observó que el entrecruzamiento con E fue más efectivo que con A, con idéntico comportamiento en los soportes secados por liofilización. La E es un agente entrecruzador por excelencia que reacciona únicamente con los grupos OH en condiciones básicas [19], los soportes de CEFF presentaron un porcentaje de solubilidad del 21.00%, corroborando lo mencionado anteriormente. El porcentaje de hinchamiento obtenido para la muestra anterior fue 78.90%, debido a la naturaleza polimérica del quitosano que permite su expansión para la captación de agua; sin embargo, a pesar de alcanzar un alto hinchamiento, el soporte permanece intacto con una baja solubilidad. La fuerza del entrecruzamiento se observa también en el alto porcentaje de resistencia a la agitación alcanzado. Fue posible identificar que los soportes más débiles, los cuales se fraccionaron con agitación y rozamiento fuerte, fueron los secados por aspersión, mientras que los soportes secados por liofilización presentaron una mayor resistencia (hasta el 70.00%). En este nuevo conjunto de materiales el porcentaje de hinchamiento es aún alto. Los porcentajes más bajos se presentaron para el tratamiento con E, donde posiblemente el grado de entrecruzamiento alcanzado limita la movilidad molecular y, consecuentemente, restringe el grado de hinchamiento.



El soporte de quitosano modificado con anhídrido acético (CAFF) presenta un 36.60 % de solubilidad, y un porcentaje de hinchamiento del 97.80%, valores muy altos que indican que la re-acetilación del quitosano no fue exitosa. Sin embargo la diferencia que existe entre el alto porcentaje de hinchamiento y el bajo porcentaje de solubilidad indican que si existió una acetilación parcial y entrecruzamiento de las moléculas, lo que permite que estas se expandan para captar agua, sin solubilizarse completamente. De los materiales de quitosano aquellos materiales que contienen ferrofluido fueron más insolubles que las mismas matrices que no lo tienen pues la fracción inorgánica que contienen es insoluble en agua. Matrices biopoliméricas híbridas

(Quitosano/ Otros Polisacáridos

(OP)/Zeolita):

De los tratamientos 3 al 7 fue posible identificar que el método de secado que más contribuye a la disminución en la solubilidad es la liofilización y del primer conjunto de tratamientos (1 al 3) que el glutaraldehído favorece esta propiedad pero su concentración debe ser menor que 0.003%. Una nueva estrategia para la disminución de la solubilidad, hinchamiento y mejoramiento de la resistencia mecánica consistió en combinar lo anterior con el uso simultáneo de geles de polielectrolitos que, al generar una matriz biopolimérica con enlaces iónicos, pudiera hacerla más rígida. Con tal finalidad debido a que el quitosano es un polímero catiónico se combinó con un conjunto de biopolimeros aniónicos, a saber: Goma Xantana, Alginato, Goma Guar, Maltodextrina, Goma Arabiga y Carboxi Metilcelulosa. Adicional a esto y con el fin de obtener un soporte de mayor densidad y resistencia mecánica se incorporó zeolita NaY como complemento inorgánico.

Tratamientos 8, 9 y 10: Para estas matrices se analizó la influencia de

emplear G sobre los geles producidos antes de ser gelificados y después de ser

gelificados. Las pruebas de solubilidad e hinchamiento de tales materiales se realizaron en tres tipos de solventes ya

que en investigaciones posteriores se quiere emplear algunos de los soportes

para inmovilización de enzimas en catálisis enzimática heterogénea, en medios acuoso y no acuoso. Para al caso

de estudios de esterificación de trioleína se requería conocer el comportamiento de

las matrices con glicerina (GLI) y la mezcla Acetona:Isooctano (AI). Los resultados obtenidos de esta

caracterización se presentan en la Tabla 5. Al comparar los datos correspondientes

de solubilidad en agua en las tablas 5 (a) y (b), en general puede evidenciarse que esta nueva estrategia fue exitosa para la

reducción de la solubilidad en agua. Un comportamiento similar en cuanto a

solubilidad mostraron en los otros dos solventes analizados. Sin embargo, las pruebas de hinchamiento en ese medio y

en glicerina fueron poco satisfactorias. Resultados similares se obtuvieron por

Kittur et al. (2005), quien elaboro una membrana poliméricas que contiene 30% en masa de zeolita NaY en quitosano e

identificó el hinchamiento apreciable de esta en agua, lo cual según el autor, pudo

deberse a presencia de zeolita que al estar cargada positivamente aumenta las propiedades hidrófilicas de la membrana [20].



No. S igla % S

8

QZ AI A GLI

GA 10.00 8.00 12.00

GD-L1 8.00 12.00 0.00

GD-L2 10.00 20.00 12.00

SG 10.00 16.00 14.00

9

QAlZ AI A GLI

GA 18.00 16.00 10.00

GD-L1 12.00 20.00 0.00

SG 20.00 28.00 14.00

10

QXZ AI A GLI

GA 8.00 24.00 10.00

GD-L1 8.00 26.00 0.00

SG 14.00 46.00 26.00

Tabla 5(a)

No. S igla % H

8

QZ AI A GLI

GA 28.00 482.00 666.00

GD-L1 200.00 300.00 352.00

GD-L2 46.00 442.00 404.00

SG 12.00 636.00 412.00

9

QAlZ AI A GLI

GA 2.00 2336.00 782.00

GD-L1 20.00 280.00 352.00

SG 8.00 598.00 1314.00

10

QXZ AI A GLI

GA 4.00 684.00 1088.00

GD-L1 272.00 650.00 476.00

SG 4.00 1612.00 1414.00

Tabla 5(b)

Tabla 5. (a) % de solubilidad, (b) % de Hinchamiento para matrices biopoliméricas, obtenidas por medio de

los tratamientos 8 al 10. GA= Glutaraldehído antes de la

gelificación, GD= Glutaraldehído después de la

gelificación, L1= Lavado 1, L2=Lavado 2, SG= sin

glutaraldehído, AC:ISO – Acetona:Isooctano. Se puede ver que los geles lavados por medio de la primera técnica empleada L1 (Agua destilada), tuvieron porcentajes de solubilidad menores que los soporte acondicionados por medio del lavado 2, de igual manera los porcentajes de hinchamiento en la mayoría de los casos también fueron menores. Respecto a la solubilidad de los soportes en AC:ISO se percibe que la adición de G produjo un incremento del hinchamiento, con excepción de las muestras obtenidas del Tratamiento 9. Mientras que en agua el G

disminuyo la solubilización particularmente en las muestras que fueron tratadas con G después de la gelificación. En el caso de la glicerina las muestras que presentaron menor solubilidad fueron las que se obtuvieron por el tratamiento 8 con GD-L1. Estas igualmente presentaron menor hinchamiento junto con las muestras GD-L1 obtenidas con el tratamiento 9. Tratamientos 11 al 14: En medio de las pruebas de solubilidad de los tratamientos 7 al 10 se notó algunos de los soportes tenían una mejora en su insolubilidad en agua cuando se hacían lavados previos del material antes de realizar la prueba de solubilidad. Adicionalmente, y ya que en el 80.00% de los casos en los tratamientos 8 al 10 el porcentaje de solubilidad más alto se obtuvo cuando se empleó como solvente el agua se planteó la hipótesis de que si se disminuía la solubilidad en esta a su vez se disminuiría la solubilidad en otros solvente como AC:ISO y glicerina. Por estas razones los tratamientos del 11 al 14 se enfocaron en reducir la solubilidad en agua y la prueba para medir tal propiedad se realizó sucesivamente, analizando la solubilidad en agua durante 2 ciclos consecutivos. De acuerdo a los resultados obtenidos descritos en la Tabla 8 se puede observar que la solubilidad disminuye cuando se emplea G y que la solubilidad en un segundo ciclo es muy baja.

Tratamiento

No.

S igla %S

Ciclo 1

%S

Ciclo 2

11 QAZ - SG 100.00 -

QAZ - G 6.00 0.08

12 QGuZ - SG 34.00 0.01

QGuZ - G 34.00 0.02

13 QMZ - SG 60.00 0.01

QMZ - G 8.00 0.07

14 QZC - SG 100.00 -

QCZ - G 6.00 0.07

Tabla 8. Porcentajes de solubilidad para matrices

biopoliméricas obtenidas por medio de los tratamientos

11 al 14. Siglas según convención utilizada en la tabla 1.

También se pudo observar que los mejores



resultados de solubilidad, para las matrices biopoliméricas estudiadas, se presentaron para las muestra de QCZ con G después de gelificación. Estos resultados se presentan en la Tabla 9.

MATERIAL %S en agua

%H en agua

QCZG 6.08 176.00

QAZG 6.08 334.00

Tabla 9. Materiales con mejores porcentajes de

solubilidad e hinchamiento en agua.

2. CONCLUSIONES Se analizaron 14 protocolos partiendo de quitosano, se produjeron soportes mediante tratamientos físicos o térmicos con activación de glutaraldehído, que pueden ser adecuados para catálisis en fase no acuosa pero no son adecuados para fase acuosa por su elevado hinchamiento y fragilidad. En la búsqueda de u soporte adecuado basado en quitina o quitosano se probaron combinaciones de otros biopolímeros y materiales híbridos (orgánico-inorgánico), obteniéndose un par de protocolos que presentaron un desempeño aceptable en cuanto a solubilidad e hinchamiento en agua. Queda pendiente verificar la resistencia mecánica de estos dos materiales y su comportamiento en distintos medios no acuosos.

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http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.5/co/

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