DESARROLLO DE RECUBRIMIENTOS POLIMÉRICOS NANOFIBROSOS

G. Escobar1, F. Buffa3, P.C. Caracciolo3, F. Montini Ballarin3,
M. Miró Specos1, L. Hermida2, G.A. Abraham3
1INTI Centro de Textiles, 2INTI Centro de Química, 3INTEMA (UNMdP-CONICET)
german@inti.gob.ar


OBJETIVO
Objetivos generales: Presentar la tecnología de
electrohilado y algunos ejemplos de estructuras
poliméricas que servirán de base para el
desarrollo de productos textiles con
propiedades funcionales de repelencia a
insectos. Estudiar la morfología de distintos
sistemas poliméricos en función de las
propiedades intrínsecas de las soluciones y de
las variables de procesamiento.
Objetivo específico: poner en marcha el equipo
adquirido por el proyecto FONARSEC
FSNANO “Nanotecnología para Textiles
Funcionales”

DESCRIPCIÓN
La tecnología de electrohilado (electrospinning)
permite la obtención de membranas hiladas no
tejidas conformadas por fibras continuas de
diámetro submicrométrico que generan
estructuras con porosidad interconectada. Si
bien la técnica es versátil, el proceso es
sumamente complejo y depende de numerosos
parámetros del polímero (peso molecular,
polidispersidad, grado de ramificación) y de la
solución polimérica (viscosidad y la
concentración), así como de variables del
procesamiento. La selección de materiales y
condiciones experimentales resulta importante
para el control de la morfología.

Durante el proceso un fluido atraviesa una
boquilla capilar formando una gota suspendida
que es sometida a una alta tensión. A una
determinada tensión crítica (5 - 30 kV) la fuerza
repulsiva supera la tensión superficial de la
solución, la gota adopta una forma cónica y se
forma un microchorro líquido cargado
eléctricamente que se acelera hacia una región
de menor potencial donde se encuentra un
sustrato colector. A medida que el solvente se
evapora el diámetro del microchorro se
estrecha produciendo fibras submicrométricas
continuas que generan una matriz
tridimensional altamente porosa. La técnica
permite producir nanofibras de diferentes
materiales, geometrías y diseños.



Figura 1. Equipo Yflow Electrospinner 2.2. INTI-Textiles

RESULTADOS

Capacitación en INTEMA – UNMdP:

El efecto de la concentración en la formación
de un microchorro de solución puede
describirse por medio de dos concentraciones
críticas que definen la transición morfológica de
micro/nanopartículas a fibras continuas que
generan una membrana fibrosa. En soluciones
poliméricas con una concentración por debajo
de una concentración crítica inferior, el
enmarañamiento de cadenas en la solución es
insuficiente, produciéndose la desintegración
del microchorro en pequeñas gotas, fenómeno
conocido como electrospraying (figura 2).



Figura 2. Micrografía SEM de microgotas de PCL/PDIPF
(Solución 4% p/v en cloroformo, V/d = 0,7 kV/cm, flujo: 1,5
mL/h) [4].

La formación de sucesivas capas de
micropartículas forma un recubrimiento
altamente poroso.

Dependiendo del sistema, es posible superar
una concentración crítica superior y permitir la
formación de fibras continuas y uniformes
(figura 3).



Figura 3. Micrografía SEM mostrando la morfología de
fibras poliuretánicas uniformes (Solución 12,5% m/V en
dimetilformamida:tetrahidrofurano (50:50), V = 15 kV, d =
15 cm, flujo = 1 ml/h) [5].

Los recubrimientos fibrosos combinan elevada
área superficial, excelentes propiedades
mecánicas en relación al peso (flexibilidad,
tenacidad y resistencia a la tracción),
capacidad de modificación superficial y
posibilidad de encapsular agentes funcionales.


Instalación del equipo en INTI-Textiles

Durante la puesta en marcha del equipo, se
realizaron distintas experiencias controlando
las distintas variables que permite la técnica.
De esta forma se obtuvieron tanto nanofibras
(figura 4) como nanoesferas (figura 5) en las
que se pudieron comprobar su tamaño
nanométrico.



Figura 4. Micrografía SEM de Nanofibras de PAN
(Solución 10% p/v en DMF, V/d = 0,8 kV/cm, flujo: 1,0
mL/h).



Figura 5. Micrografía SEM de microgotas de Maltrodextrina
(Solución 4% p/v en agua/etanol, V/d = 0,5 kV/cm, flujo: 1,0
mL/h).

CONCLUSIONES

El entrenamiento realizado en INTEMA fue
clave para poder implementar esta tecnología
en INTI.
Con el equipo adquirido, se pudieron observar
los fenómenos de Electrospraying y de
Electrospinning.
Esta tecnología permitirá obtener materiales y/o
recubrimientos con nuevas aplicaciones
nanotecnológicas en el área médica y del
cuidado de la salud.

Nota: Para la fecha establecida de las
Jornadas se van a tener mayor cantidad de
muestras y resultados.

BIBLIOGRAFIA

[1] Pequeñas fibras, grandes aplicaciones.
P.C. Caracciolo, P.R. Cortez Tornello, F.
Buffa, F. Montini Ballarin, T.R. Cuadrado,
G.A. Abraham. Ciencia Hoy, 21(121) 2011,
57-64.
[2] Recent patents on electrospun biomedical
nanostructures: An overview. S.G. Kumbar,
S.P. Nukavarapu, R. James, M.V. Hogan,
C.T. Laurencin. Recent Patents Biomed.
Eng. 1 (2008) 68-78.
[3] Electrospinning: A fascinating fiber
fabrication technique. N. Bhardwaj, S.C.
Kundu. Biotech. Adv. 28 (2010) 325-347.
[4] Osteoblast behavior on novel porous
polymeric scaffolds. J.M. Fernandez, M.S.
Cortizo, A.M. Cortizo, G.A. Abraham. J.
Biomat. Tissue Eng., 1 (2011) 86-92.
[5] F. Montini Ballarin. Proyecto Final
Ingeniería en Materiales, Universidad
Nacional de Mar del Plata, 2009.