Nanocompuestos sinergicos basados en polimeros termosensibles y conductores

Abstract

El interés científico en la nanotecnología se basa en la noción que el tamaño de un sistemamaterial en la nanoescala tiene un efecto significativo sobre las propiedades. Existen propiedadesmateriales que cambian radicalmente cuando el tamaño llega a la escala nanométrica. Otraspermanecen sin cambio cuando el tamaño disminuye desde un sólido macroscópico a nivelesnanométricos e incluso subnanométricos. Sin embargo, en un sistema determinado una propiedadpuede cambiar y las otras permanecer. Específicamente, la relación área/volumen siempre aumentacuando el tamaño disminuye, por lo cual la estabilidad de las dispersiones y el transporte de masadesde el medio externo se hace más rápido. En el caso de las dispersiones de sólidos esféricos enlíquidos, la velocidad del transporte de masa dentro del sólido es inversamente proporcional alcuadrado del radio. Además, para muchas aplicaciones tecnológicas la propiedad subyacente estápresente en moléculas y nanopartículas, permitiendo obtener mezclas moleculares ynanocompuestos. Aunque las moléculas (incluyendo las macromoléculas) son más pequeñas que lasnanopartículas, es posible que la incorporación de un grupo funcional afecte a las propiedades detoda la estructura. Por el contrario, en los nanocompuestos cada parte mantiene sus propiedades. Lospolímeros conductores han tenido un gran auge especialmente en la última mitad del siglo XX. Sonmateriales de interés básico y tecnológico ya que combinan las propiedades de los metales osemiconductores con una estructura orgánica que permite versatilidad en los procesos de síntesis yfuncionalización. Por otro lado, los polímeros de naturaleza termosensible han sido muydesarrollados en los últimos años, con especial enfoque en las aplicaciones biológicas debido a sucaracterística de responder a un estímulo externo del medio tan importante como es la temperatura En la presente Tesis se estudian sistemas materiales que consisten en la combinación depolímeros termosensibles (ej. PNIPAM, HPC) y polímeros conductores (ej. PANI, PPy) en unamisma estructura haciendo uso de las herramientas que provee la nanotecnología para la síntesis ycaracterización. Se exploran diferentes niveles de tamaño donde se estudian las propiedades de cadauno de los componentes y el efecto sinérgico de la conjunción de ambos en una misma estructura,partiendo desde el nivel macroscópico hasta llegar al molecular. Entre ambos, surgen otros nivelesinteresantes como lo son el microscópico, el nanométrico y el supramolecular u organizado. Se haceun especial hincapié en el desarrollo de materiales compuestos y nanocompuestos. Aprovechando laconductividad y termosensibilidad de cada componente, se estudian las propiedades sinérgicas paraconocer acerca del comportamiento del sistema compuesto haciendo uso de diversas técnicasmicroscópicas, espectroscópicas y de dispersión de luz, sumado a estudios de propiedadeselectrónicas. Con los resultados obtenidos se explora el concepto propuesto en los objetivos, esto es:si la acción sinérgica de la absorción de radiación electromagnética y la termosensibilidad semantienen desde el nivel macroscópico al macromolecular. Se muestran ejemplos que sugieren queel mencionado efecto permanece en las diferentes escalas de tamaño. A su vez, se demuestra el efectofototérmico logrado por irradiación con luz infrarroja cercana, microondas o radiofrecuencias paralos materiales más prometedores, aprovechando la capacidad de absorción de luz de los polímerosconductores para luego transformarla en energía térmica, provocando así cambios en la estructurapor el colapso del polímero termosensible. Adicionalmente, se plantean ensayos referidos a latoxicidad de los materiales desarrollados en líneas celulares diversas y en modelos animales convistas a sus potenciales aplicaciones en sistemas biológicos, especialmente enfocados a terapiafototérmica antibacteriana. Otra área de aplicaciones a la que se apunta en esta Tesis es el desarrollode sensores (tanto resistivos como de presión) y dispositivos actuadores.