Aplicación de quitosano en los procesos de biomineralización del carbonato de calcio

Abstract

La búsqueda de nuevos materiales como fuente de desarrollo en la tecnología para el avance de las áreas como medicina, agricultura, electrónica y biomédicas. Una opción para la síntesis de estos nuevos materiales es lo que se denomina como biomimética. Teniendo en consideración que los seres vivos en condiciones ambientales de presión y temperatura producen materiales inorgánicos con características muy específicas y que el ser humano busca comprender. Es por ello que se recure a este proceso se conoce como la biomineralización donde la presencia y participación de algunos biopolímeros determina la morfología, orientación cristalina y la fase cristalina de las estructuras utilizadas para sus distintos usos por estos seres vivos. Se ha estudiado en esta búsqueda bibliográfica el efecto de diferentes grupos funcionales contenidos en algunos biopolímeros, usados como agentes mineralizadores, sobre la cristalización in Vitro de carbonato de calcio. La presente revisión registra a todos los aglomerados de carbonato de calcio obtenidos los cuales se ha reportado su caracterización por microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Se estudiaron referencias de quitosano, (Qui), gelatina (Gel), alginato, (Alg) y K-carragenato (Carr) en solución y/o liofilizado además de mezclas liofilizadas de Qui/Alg con diferentes composiciones como agente mineralizador. Se registro según referencias aglomerados de carbonato de calcio en las que coexisten los polimorfos calcita y vaterita al usar como agente mineralizador alginato, quitosano y/o mezclas de Qui/Alg liofilizadas. Al usar las mezclas Qui/Alg liofilizadas se obtuvieron los polimorfos aragonita y carbonato de calcio hexahidratado. También se obtuvieron aglomerados de calcita con orientaciones cristalográficas diferentes a las normalmente observadas, además calcitas y vaterita con morfologías no informadas en la literatura anteriormente. Por otra parte, se revisó la modificación química del Quitosano con el fin de aumentar e incorporar nuevos grupos funcionales a este biopolímero y estudiar su efecto en la cristalización de carbonato de calcio. Se revisó literatura sobre síntesis de sulfato de quitosano y quitosano injertado con poli ácido acrílico (PAA) o poliacrilamida (PAAM) y se revisaron sus efectos sobre la cristalización de carbonato de calcio. Además, la revisión bibliográfica muestra que se prepararon mezclas de PAAM y Qui con el fin de comparar su comportamiento en la cristalización de carbonato de calcio con los quitosanos modificados.

Los resultados obtenidos según referencias muestran que al realizar la cristalización de carbonato de calcio en presencia de sulfato de quitosano se obtienen cristales de calcitas modificados debido al mayor crecimiento de un plano específico. Además, se revisó la bibliografía de las películas híbridas órgano-inorgánicas obtenidas mediante el proceso sol-gel del óxido de silicio y carbonato de calcio en los cuales de adsorbe el polímero de quitosano con la finalidad de mejorar las propiedades y poder darles mejores aplicaciones a los diferentes sistemas. En este trabajo también se describe la obtención de un material híbrido Quitosano- Si02 que posteriormente sevirá de soporte para la inmovilización de enzimas. La matriz inorgánica fue sintetizada por el proceso Sol-Gel obteniendo formas específicas llamadas monolitos, las cuales fueron secadas a 100 0C por 14 horas y posteriormente calcinadas a 500 °C durante 6 horas. El biopolímero quitosano fue absorbido sobre el Si02 vía inmersión húmeda en medio ácido. Se estudió la capacidad de absorción del Quitosano en Si02 a las cantidades siguientes 0,25, 0,5, 0,75, y 1 gramo, tiempos de inmersión de 15, 30, 60, 90, y 120 minutos y temperaturas de 25, 50 y 70 0C las muestras húmedas se secaron a una temperatura de 80 °C por 24 horas para determinar el porcentaje de absorción de la solución QT-HAC.

The search for new materials as a source of development in technology to advance areas such as medicine, agriculture, eletfronics and biomedical. One option for the synthesis of these new materials is what is known as biomimetics. Considering that living things under ambient conditions of pressure and temperature produce inorganic materials with very specific chararteristics and that man seeks to understand, is why it is recure this process is known as biomineralization where the presence and participation of some biopolymers determines the morphology, crystal orientation and the crystal phase of the structures used for different uses for these living beings. Has been studied in the literature search the effect of different functional groups contained in some biopolymers used as mineralizing agents, in vitro on the ctystallization of calcium carbonate. You registered as reviewed all calcium carbonate agglomerates obtained which was reported characterization by SEM and X-ray diffraction. Chitosan references study (Qui) , gelatin (GEL) , alginate ( Alg ) and K - carrageenan ( Carr) in solution and / or addition of lyophilized lyophilized mirtures Qui / Alg with different compositions as mineralizing agent . Agglomerates was reguistro references as calcium carbonate polymorphs comprise both calcite and vaterite mineralizing agent to be used as alginate, chitosan and / or mixtures Qui / Alg lyophilized . When using Qui / Alg lyophilized mixtures of aragonite polymorphs and calcium carbonate hexahydrate was obtained. Calcite agglomerates with different crystallographic orientations than normally observed also with calcite and vaterite morphologies reported in the literature above are also obtained. Moreover chemical modification of chitosan was revised to enhance and incorporate new functional groups to this biopolymer and study their effect on the crystallization of calcium carbonate. Synthesis literature chitosan grafted chitosan sulfate and polyacrylic acid (PAA) or polyacrylamide (PAAM ) and their effect on the crystallization of calcium carbonate was checked reviewed . Also mixtures were prepared Qui PAAM and to compare their performance in the crystallization of calcium carbonate with modified chitosans. The results obtained according to the make references show that crystallization of calcium carbonate in the presence of chitosan sulfate modified calcite crystals is obtained due to increased gro^h of a specific plane.

Moreover, the literature of organic- inorganic hybrid films was checked obtained by sol- gel silicon oxide and calcium carbonate in which the chitosan polymer adsorbs order to improvements properties able to give better process and applications different systems. Obtaining a chitosan- Si02 hybrid material that will subsequently be the support for the immobilization of enzymes described. The inorganic matrix was synthesized by the Sol- Gel process obtaining specific forms called monoliths, which were dried at 100 °C for 14 hours and then calcined at 500 °C for 6 hours. Biopolymer chitosan was absorbed on Si02 wet- immersion in acid medium. The absorption capacity of chitosan in the following amounts Si02 0.25, 0.5, 0.75 , and 1 gram , immersion times of 15, 30 , 60, 90 , and 120 minutes and temperatures of 25 was studied , 50 and 70 0C wet samples were dried at a temperature of 80 °C for 24 hours to determine the percentage of absorption of QT -HAC solution.