Advanced emulsion formulations for the preparation of encapsulating systems
- Autores: Neus Vilanova Garcia
- Directores de la Tesis: Carlos Rodríguez Abreu (dir. tes.), Concepcion Solans Marsa (dir. tes.), Francesc Mas (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Leal Calderón (presid.), Elisa Vallés Giménez (secret.), Alberto Fernández de las Nieves (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El principal objetivo de esta tesis fue el diseño de emulsiones múltiples del tipo W/O/W para su posterior uso como plantilla para la formación de partículas porosas de silicona multifuncionales.
Las emulsiones múltiples son sistemas formados por una fase interna dispersa en otra fase, llamada intermedia, que a su vez está dispersada en una externa. Dichas emulsiones pueden usarse como moldes para la formación de partículas mediante la solidificación de la fase intermedia. Para el desarrollo de esta investigación, entre los posibles materiales, se propuso el uso de silicona por sus particulares características: alta hidrofobicidad, estabilidad química y térmica, capacidad de absorber solventes orgánicos y biocompatibilidad, entre otras.
Inicialmente, las emulsiones múltiples se prepararon mediante el proceso de emulsificación en bulk por dos etapas. El efecto de la variación de distintos parámetros de formulación en la morfología y estabilidad de las emulsiones múltiples se determinó mediante observaciones por microscopía óptica. Posteriormente, se entrecruzó la fase intermedia de las emulsiones, obteniendo así partículas porosas de silicona. Mediante microscopía electrónica de rastreo (SEM) se observó que la morfología de las partículas resultantes estaba íntimamente relacionada con la estructura de las emulsiones múltiples, confirmando así el efecto plantilla. Esencialmente se pudo controlar el tamaño de partícula (10-110µm), el tamaño de poro (2-6µm), la rugosidad de la superficie (porosa o lisa) y las propiedades mecánicas del material (elástico a quebradizo). Por otra parte, con el propósito de obtener partículas sensibles a factores externos, tales como campos magnéticos, se incorporaron nanopartículas magnéticas (NP) en la emulsión plantilla. Se consiguió incorporar NP tanto en la matriz polimérica como dentro de los poros y se caracterizaron las propiedades magnéticas del material híbrido resultante.
Las emulsiones múltiples también se prepararon mediante técnicas microfluídicas, las cuales permiten la formación de emulsiones con una elevada reproducibilidad y con un excelente control del tamaño de gota. Por ello, con el mismo objetivo, se procedió a la formación de emulsiones múltiples del tipo W/O/W, esta vez con solo una gota interna. Se formaron emulsiones dobles con distintas morfologías variando parámetros del dispositivo y/o los flujos de los líquidos. A continuación se usaron dichas emulsiones como plantilla para la síntesis de cápsulas de silicona. Las cápsulas resultantes presentaron distintos tamaños de partícula (60-200µm) y espesor de coraza (3-22µm) según la plantilla usada. Sin embargo, con los métodos convencionales de microfluídica, es difícil obtener gotas por debajo de 10µm. Para resolver esta limitación, y basado en estudios de electrospray se propuso la aplicación de campos eléctricos. La adaptación de la técnica de electrospray en un dispositivo microfluídico permitió la obtención de emulsiones con tamaños de gota inferiores a 10 µm. Se caracterizaron asimismo algunas propiedades de las partículas porosas tales como la hidrofobicidad o la capacidad de absorción y liberación. Los resultados mostraron que las partículas eran altamente hidrófobas (ángulos de contacto superiores a 126º) y con una elevada capacidad de absorción (incremento del volumen de partícula hasta un 500%). Para el estudio sobre la capacidad de liberación se sintetizaron partículas con fluoresceína (como molécula hidrófila modelo) encapsulada en el interior de los poros. Se llevaron a cabo ensayos de liberación en contacto con agua y etanol y a distintas temperaturas. Los perfiles de liberación mostraron una mayor liberación en etanol y al aumentar la temperatura.
Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto que las partículas obtenidas podrían tener posibles aplicaciones como materiales absorbentes, para recubrimientos hidrófobos o como vehículos, sensibles a campos magnéticos, para la liberación de moléculas activas.
