Síntesis de nanofibras por electrospinningmateriales avanzados para aplicaciones diversas

  1. Iván Moreno Vidorreta
Supervised by:
  1. Silvia Irusta Alderete Director
  2. Jesús Santamaría Ramiro Director

Defence university: Universidad de Zaragoza

Year of defence: 2016

Committee:
  1. Andrea Brito Alayón Chair
  2. Elisabet Engel López Secretary
  3. M. Elena Piera Camas Committee member

Type: Thesis

Teseo: 445547 DIALNET

Abstract

Los materiales con una de sus dimensiones en el rango nanométrico (1D), incluyendo nanotubos, nanofibras y nanohilos, han atraído mucha atención debido a sus interesantes propiedades y el amplio rango de potenciales aplicaciones en ingeniería de tejidos, catálisis, liberación de fármacos, sensores y filtros. De entre los distintos métodos para preparar los Nanomateriales 1D, el electrospinning se presenta como un método interesante para la preparación de fibras poliméricas e inorgánicas. La técnica se basa en la aplicación de un campo eléctrico a una solución polimérica alimentada por una aguja a la cual se le aplica un alto voltaje, de forma que la repulsión electrostática generada supere la tensión superficial de la disolución produciendo el llamado cono de Taylor en el cual se genera un hilo continuo de disolución. Este hilo se dirige a una placa colectora y durante este proceso tiene lugar el spinning de la fibra donde se produce la evaporación del disolvente y el estrechamiento de la fibra. Con esta técnica pueden obtenerse fibras con diámetros desde varias micras hasta pocos nanómetros, que permite el uso de una gran cantidad de polímeros. Aunque el proceso debe de optimizarse para cada disolución debido a la gran cantidad de parámetros a controlar, incluyendo las propiedades de la disolución (Naturaleza de la materia prima, peso molecular, estructura química, polaridad, viscosidad, conductividad y concentración polimérica), las variables del equipo (voltaje aplicado, distancia entre la aguja y el colector, caudal de disolución, diámetro de aguja y número de agujas) y otros parámetros como el movimiento de la aguja o la geometría del colector. Las fibras obtenidas presentan una alta superficie específica, una alta relación superficie volumen, además de una alta porosidad. Entre los materiales obtenidos por electrospinning, las fibras poliméricas con propiedades bactericidas tienen aplicación en diversos campos como en la curación de heridas, en los recubrimientos bactericidas de implantes y en los envases alimentarios. La contaminación bacteriana en estos casos supone un gran problema para la salud de las personas. La obtención de materiales con control en la liberación de agentes bactericidas tiene una gran importancia, ya que cada aplicación requiere unas cinéticas de liberación distintas. Además, las nanopartículas de Ag se presentan como un agente bactericida con una serie de ventajas frente a los antibióticos convencionales, entre los que destaca el amplio espectro de acción y la dificultad de las bacterias para generar resistencias frente a ellas. El electrospinning permite la obtención de fibras poliméricas combinando distintos tipos de polímeros utilizando un sistema coaxial, además permite la adición de nanopartículas en las fibras. De este modo pueden obtenerse materiales con distintas cinéticas de liberación variando los polímeros y ajustando relación entre plata iónica y metálica contenida en la fibra. El desarrollo de catalizadores estructurados permite la obtención de catalizadores con nuevas propiedades. Mediante la técnica de electrospinning pueden fabricarse fibras inorgánicas (SiO2, TiO2, CeO2) mediante el uso de un precursor inorgánico junto con un polímero estructurante. De este modo se obtienen fibras poliméricas mediante electrospinning, que posteriormente son calcinadas eliminando el polímero y produciéndose simultáneamente la síntesis del óxido para obtener las fibras inorgánicas. La utilización de estas fibras como soportes catalíticos presenta diversas ventajas frente a los catalizadores particulados en los lechos fijos empaquetados debido a una mayor accesibilidad y una menor pérdida de carga.