Síntesis de micropartículas poliméricas macroreticulares con porosidad controlada, funcionalización y aplicación de la adsorción de biomoléculas

Resumen

En esta Tesis Doctoral se ha estudiado la síntesis de adsorbentes macroreticulares de poli(estireno-co-divinilbenceno) -poli(St-co-DVB)- y de poli(glicidil metacrilato-co-etilenglicol dimetacrilato) -poli(GMA-co-EGDMA)-, su funcionalización y su aplicación en la adsorción de biomoléculas, con el objetivo global de obtener adsorbentes poliméricos con propiedades controladas de porosidad y de adsorción. La síntesis de micropartículas macroreticulares de poli(St-co-DVB) se planeó a través de cuatro diseños factoriales. Las micropartículas obtenidas se caracterizaron mediante porosimetría de nitrógeno y mercurio, y microscopía óptica y electrónica de barrido. Además, se realizaron experimentos de adsorción (equilibrio y cinética) de los aminoácidos L-fenilalanina y L-triptófano, y de la macromolécula albúmina de suero bovino (BSA). El análisis de los resultados obtenidos permitió obtener correlaciones cuantitativas entre las condiciones de síntesis de las micropartículas (concentración de divinilbenceno, %DVB, y fracción monomérica, Fm) y sus características estructurales (área superficial específica BET, y volúmenes de micro-, meso- y macroporos) y de adsorción. Además, se determinó que el intervalo de condiciones de operación que permite la síntesis de micropartículas con una estructura porosa adecuada para adsorber la macromolécula modelo BSA, y con una alta resistencia mecánica, es de 25.0-55.0 %DVB y de Fm=0.50-0.60. Dentro de este intervalo, se determinó que el adsorbente con características óptimas de adsorción es aquel sintetizado con 42.5 %DVB y Fm=0.50, por lo que se funcionalizó mediante recubrimiento con poli(vinil alcohol), entrecruzamiento con glutaraldehído y posterior inmovilización de un ligando de afinidad, comprobándose su utilidad como adsorbente de la proteína lisozima. Adicionalmente, se encontró que una disminución en la concentración de etilestireno favorece la formación de macroporos. Las micropartículas macroreticulares de poli(GMA-co-EGDMA) sintetizadas se caracterizaron mediante análisis elemental, espectroscopía infrarroja, experimentos de sorción de disolventes, porosimetría de nitrógeno y mercurio, y microscopía electrónica de barrido, obteniéndose correlaciones cuantitativas entre sus condiciones de síntesis (%EGDMA y Fm) y sus características estructurales y de sorción de disolventes. Adicionalmente, se probaron diferentes métodos de hidrofilización, obteniéndose los mejores resultados tras la reacción de los grupos epoxi con tetra(etilenglicol) metil éter.