Membranas electrohiladas antimicrobianas con capacidad de retención y liberación controlada de sustancias activas

El grupo de investigación de Ingeniería Química de la Universidad de Alcalá, en colaboración con investigadores del Departamento de la Universidad de Almería, ha patentado un procedimiento para la fabricación de membranas activas basadas en fibras submicrométricas que combinan la acción antimicrobiana con la capacidad de retención de contaminantes apolares en solución acuosa. Las membranas se fabrican mediante electrohilado de mezclas acuosas poliácido-poliol y sobre las que se injertan dendrímeros con terminación amino utilizando agentes de acoplamiento. Este procedimiento, completamente novedoso, se puede aplicar al tratamiento de aguas potables, a la regeneración de aguas residuales, al tratamiento de aguas de proceso y también para la liberación controlada de sustancias activas, como fármacos o conservantes alimentarios.

 Georgiana Amariei, Universidad de Alcalá

Los investigadores de la Universidad de Alcalá y Universidad de Almería, han desarrollado un procedimiento para la fabricación de membranas activas basadas en fibras submicrométricas, que utiliza combinaciones poliácido-poliol sobre las que se injertan dendrímeros. De esta manera, se consiguen membranas que combinan un efecto antimicrobiano con la capacidad de retención de contaminantes apolares en solución acuosa (Figura 1).

La síntesis del material consiste en un proceso de electrohilado con el que se prepara una matriz no hilada, un proceso de curado térmico estabiliza las fibras haciéndolas insolubles en agua y una etapa de post-funcionalización de las fibras supone la inserción de un dendrímero mediante enlaces covalentes. En la primera etapa, se parte de la disolución acuosa de dos polímeros: poli(ácido acrílico) poli(vinil alcohol). La preparación de la membrana tiene lugar mediante electrohilado usando una mezcla polimérica dosificada de tal forma que el número de grupos carboxilo del poliácido sea similar o ligeramente superior al de los grupos hidroxilo del polialcohol. El resultado es una matriz no hilada de fibras rectas, libres de defectos e insolubles en agua con diámetro uniforme y no superior a 350 nm.  En una segunda fase se realiza el curado térmico de las fibras mediante calentamiento a 140 °C durante 30 min.  En este proceso tiene lugar la formación de puentes éster entre las fibras de polialcohol y poliácido que las estabiliza y que da lugar a una membrana no hilada insoluble en agua. Tras esta etapa, la membrana conserva la estructura fibrosa y es completamente estable. La última fase del proceso de síntesis es el anclaje de dendrímeros para lo que se utilizan membranas con una densidad de grupos carboxilo libres de al menos 5 mmol/g. La unión se produce por formación de enlaces covalentes amida entre las aminas primarias terminales de dendrímeros PAMAM con los grupos carboxilo sobrantes de la membrana estabilizada. La reacción se lleva a cabo mediante un agente de acoplamiento tras lo cual las membranas, lavadas y secas quedan listas para su uso.

Las membranas obtenidas mejoran la eliminación de contaminantes disueltos en agua como el tolueno, para el que alcanzan una eficacia del 98% para una concentración inicial de 100 ppb (microgramos por litro). Utilizando el concepto inverso, las membranas pueden utilizarse para facilitar la liberación controlada de sustancias activas, como pueden ser fármacos (por ejemplo, antibióticos) para apósitos o antioxidantes en envases de alimentos. En ambos casos la capacidad antimicrobiana del material se suma a la de liberación de sustancias activas o a la de retención de contaminantes. La capacidad antimicrobiana para la bacteria Staphylococcus aureus supone una reducción superior al 99.5% (> 2-log) en la capacidad de formar nuevas colonias.

Figura 1: Procedimiento de fabricación y aplicaciones del material desarrollado.

 El grupo busca en la actualidad empresas de los sectores farmacéutico, alimentario, de la tecnología de materiales y medioambiente para firmar acuerdos de cooperación técnica, acuerdos comerciales con asistencia técnica y acuerdos de licencia de patente.

Fuente:

http://www.uah.es/es/investigacion/servicios-para-empresas/Oferta-Cientifico-Tecnologico/Membranas-electrohiladas-antimicrobianas-con-capacidad-de-retencion-y-liberacion-controlada-de-sustancias-activas/

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