{"id":88816,"date":"2009-07-01T00:00:00","date_gmt":"2009-07-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2009\/07\/01\/menores-y-mas-eficientes\/"},"modified":"2017-01-26T19:05:32","modified_gmt":"2017-01-26T21:05:32","slug":"menores-y-mas-eficientes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/menores-y-mas-eficientes\/","title":{"rendered":"Menores y m\u00e1s eficientes"},"content":{"rendered":"

\"Nanofios_Abre\"EDUARDO CESAR<\/span><\/a>Sofisticados filtros capaces de retener virus, bacterias y part\u00edculas s\u00f3lidas sumamente finas de l\u00edquidos o gases, c\u00e1psulas revestidas por membranas bioabsorbibles que liberan medicamentos en el organismo en forma controlada en determinado per\u00edodo de tiempo y sustratos para el crecimiento de \u00f3rganos y tejidos biol\u00f3gicos, son materiales avanzados que se encuentran en fase de desarrollo en varios puntos del mundo y cuentan con las nanofibras polim\u00e9ricas como materia prima principal. Este material, que tambi\u00e9n se halla en fase de perfeccionamiento, posee un proceso de producci\u00f3n dominado por pocos centros de investigaci\u00f3n en el mundo, incluyendo ahora a Brasil, mediante el trabajo de la profesora del Laboratorio de Reolog\u00eda del Departamento de Ingenier\u00eda de Materiales perteneciente a la Universidad Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar).<\/p>\n

El equipo desarroll\u00f3 y solicit\u00f3 la patente de dos tipos de producci\u00f3n de nanofibras mediante un proceso conocido con el nombre de electrohilado, basado en la aplicaci\u00f3n de corriente el\u00e9ctrica. El primer pedido, relativo a la producci\u00f3n de nanofibras de poliamida 66 (o nailon 66), fue financiado por la multinacional francesa Rhodia, que particip\u00f3 de la investigaci\u00f3n y deposit\u00f3 la patente en Francia. El segundo, relacionado con la producci\u00f3n de nanofibras de nanocomp\u00f3sitos polim\u00e9ricos de poliamida 66 (PA66) con arcilla montmorillonita (MMT), cont\u00f3 con el apoyo financiero de la FAPESP y la patente fue depositada en Brasil. La poliamida 66 es un pol\u00edmero muy utilizado para la producci\u00f3n de hilos textiles, refuerzo interno de neum\u00e1ticos, suturas, cuerdas e hilo para ca\u00f1as de pescar.<\/p>\n

Las nanofibras polim\u00e9ricas son un tipo de hilo pl\u00e1stico compuesto por pol\u00edmeros o compuestos polim\u00e9ricos con un espesor nanom\u00e9trico (la millon\u00e9sima parte de un mil\u00edmetro). Son miles de veces m\u00e1s finas que un cabello o una fibra textil com\u00fan. Actualmente las emplean unas pocas empresas en el mundo, entre ellas la americana eSpin Technologies, la surcoreana Nanotechnics y la japonesa Kato Tech, para la fabricaci\u00f3n de filtros capaces de retener contaminantes de dimensiones microm\u00e9tricas. Una de sus principales caracter\u00edsticas es su elevada \u00e1rea superficial, lo cual permite una superficie de contacto con el medio externo muchas veces superior a la de las fibras producidas por m\u00e9todos tradicionales y con dimensiones macrosc\u00f3picas capaces de ser visualizadas por el ojo humano. El \u00e1rea superficial por volumen o espec\u00edfica de una fibras, es inversamente proporcional a su di\u00e1metro. Eso significa que las nanofibras presentan mayor \u00e1rea para un mismo volumen de fibras, lo cual resulta muy importante para diversas aplicaciones, explica Rosario Bretas. Todos los procesos relacionados con fen\u00f3menos de superficie, como el de filtraci\u00f3n, por ejemplo, se potencian mediante la creaci\u00f3n de esa enorme \u00e1rea superficial, complementa el ingeniero de materiales Thomas Canova, gerente de investigaci\u00f3n y desarrollo de Rhodia Poliamida.<\/p>\n

As\u00ed, cuanto mayor sea la superficie de la fibra, por ejemplo, mayor ser\u00e1 la cantidad de f\u00e1rmacos liberados en el organismo por las membranas bioabsorbibles (que son absorbidas por el organismo humano en forma de c\u00e1psulas o tambi\u00e9n como adhesivos sobre la piel) en un determinado lapso de tiempo. Lo propio sucede con los dispositivos con el crecimiento de c\u00e9lulas de \u00f3rganos y vasos capilares, y tambi\u00e9n en el filtrado de part\u00edculas o contaminantes. En este \u00faltimo caso, cuanto mayor sea la superficie de la fibra, m\u00e1s elevada es su cantidad de poros y mejor la capacidad de retener part\u00edculas.<\/p>\n

Otra importante caracter\u00edstica de las nanofibras de comp\u00f3sitos polim\u00e9ricos es la posibilidad de fabricaci\u00f3n de hilos con propiedades superiores a las convencionales. Esto es posible debido a que esos comp\u00f3sitos se elaboran con base en una la mezcla de un pol\u00edmero con una part\u00edcula de dimensiones nanom\u00e9tricas. Estas part\u00edculas, a su vez, son capaces de mejorar las propiedades mec\u00e1nicas de un producto, tales como la elasticidad y la resistencia a la ruptura, y la capacidad para funcionar como barrera para varios gases, adem\u00e1s de elevar el \u00edndice de biodegradabilidad. Resulta como adicionar fibras de vidrio al nailon para elevar su resistencia, dice Rosario. La part\u00edcula adicionada al pol\u00edmero creado por la investigadora fue la montmorillonita, un tipo de arcilla que confiere al nailon 66 una mayor resistencia mec\u00e1nica. El desaf\u00edo de mejorar las propiedades del compuesto radica en lograr que cada nanopart\u00edcula se encuentre bien dispersa y distribuida por todo el pol\u00edmero.<\/p>\n

\"Nanofios_agulha\"Eduardo Cesar<\/span><\/a>Aunque la poliamida 66 no sea biodegradable, el grupo de la UFSCar ya se encuentra desarrollando nanofibras de nanocomp\u00f3sitos polim\u00e9ricos biodegradables y bioabsorbibles utilizando como matriz los pol\u00edmeros policaprolactona, poli\u00e1cido l\u00e1ctico y polihidroxibutirato, entre otros. En todos los casos, se utiliza la arcilla montmorillonita y los nanotubos de carbono, unas part\u00edculas cil\u00edndricas conformadas por l\u00e1minas de \u00e1tomos de carbono. Nuestro objetivo principal con estos nuevos estudios, iniciados hace dos a\u00f1os, es producir estructuras compuestas polim\u00e9ricas bioabsorbibles para soporte del crecimiento celular in situ<\/em> (en la propia piel o en la mucosa humana para la liberaci\u00f3n de drogas o contribuir para el crecimiento celular) y comppositos conductores de electricidad, comenta Rosario.<\/p>\n

El trabajo conjunto con Rhodia, seg\u00fan la profesora de la UFSCar, fue fundamental para el \u00e9xito de la investigaci\u00f3n. La empresa provey\u00f3 la poliamida 66 sintetizada especialmente para el electrohilado, o sea, con peso molecular espec\u00edfico y una composici\u00f3n qu\u00edmica adecuada. Esto hizo posible que la soluci\u00f3n polim\u00e9rica contase con la viscosidad, la conductividad y la tensi\u00f3n superficial ideales para el electrohilado, destaca.\u00a0 Seg\u00fan la investigadora, mientras que las fibras polim\u00e9ricas con di\u00e1metros microm\u00e9tricos pueden fabricarse por m\u00e9todos tradicionales de hilado (fundido y por coagulaci\u00f3n, por ejemplo), la \u00fanica t\u00e9cnica capaz de producir fibras polim\u00e9ricas nanom\u00e9tricas es el electrohilado. Este m\u00e9todo, creado hace m\u00e1s de 70 a\u00f1os, ya origin\u00f3 m\u00e1s de 30 patentes s\u00f3lo en Estados Unidos.<\/p>\n

Un sistema de electrohilado consiste b\u00e1sicamente de cuatro equipamientos: un capilar, que puede ser una jeringa con aguja, un electrodo de cobre u otro metal, una fuente de alta tensi\u00f3n de hasta 30 kilovoltios y un aparato para recoger las nanofibras, como por ejemplo, un tambor rotativo. Durante el proceso de electrohilado, la soluci\u00f3n polim\u00e9rica el pol\u00edmero con el agregado del solvente se ubica dentro del capilar. En funci\u00f3n de la tensi\u00f3n superficial, \u00e9sta permanece all\u00ed dentro, sin fluir. Seguidamente, se introduce el electrodo de metal en la soluci\u00f3n y se lo conecta a la fuente de alta tensi\u00f3n. Se aplica la tensi\u00f3n el\u00e9ctrica y, cuando se alcanza determinado campo el\u00e9ctrico, la soluci\u00f3n polim\u00e9rica dentro de la jeringa comienza a fluir en forma de chorro.<\/p>\n

Ese fluir ocurre porque cuando se aplica la tensi\u00f3n el\u00e9ctrica en la soluci\u00f3n polim\u00e9rica, se induce una carga el\u00e9ctrica en la superficie de la gota que se halla en el extremo del capilar. La repulsi\u00f3n mutua de cargas produce una fuerza directamente opuesta a la tensi\u00f3n superficial, explica Rosario. A medida que se aumenta la intensidad del campo el\u00e9ctrico, la superficie de la gota de soluci\u00f3n en el extremo del capilar se estira, adquiriendo un formato c\u00f3nico. En el momento en que el campo el\u00e9ctrico alcanza un valor cr\u00edtico, cuando la fuerza el\u00e9ctrica repulsiva supera la fuerza de la tensi\u00f3n superficial, se produce un chorro de la soluci\u00f3n polim\u00e9rica en la punta de ese cono. Mientras el chorro se esparce por el aire, el solvente de la soluci\u00f3n se evapora, conformando una nanofibra polim\u00e9rica. \u00c9sta, finalmente, se deposita bajo el colector en la forma de una manta de nanofibras no tejida.<\/p>\n

De acuerdo con Rosario, el electrohilado es la \u00fanica t\u00e9cnica conocida para la fabricaci\u00f3n de nanofibras polim\u00e9ricas. Para la producci\u00f3n de nanofibras met\u00e1licas, se puede recurrir a la electrodeposici\u00f3n qu\u00edmica. La utilizaci\u00f3n de tensiones el\u00e9ctricas relativamente elevadas, la baja productividad del proceso y la necesidad de utilizaci\u00f3n de solventes, algunos de ellos t\u00f3xicos, son las principales desventajas del electrohilado en comparaci\u00f3n con los m\u00e9todos tradicionales de hilado. Los solventes empleados en el proceso requieren de evaporaci\u00f3n. Por ello, lo ideal es no utilizar solventes t\u00f3xicos. Para nuestras investigaciones, utilizamos agua, acetona, diclorometano y \u00e1cido f\u00f3rmico, que no son considerados solventes altamente t\u00f3xicos, dice Rosario, quien afirma desconocer la existencia de otro grupo de investigaci\u00f3n brasile\u00f1o que haya logrado desarrollar nanofibras de comp\u00f3sitos polim\u00e9ricos de poliamida 66 con montmorillonita. En Brasil, un grupo del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo trabaja con esa t\u00e9cnica desde hace mucho tiempo, pero con otros pol\u00edmeros.<\/p>\n

\"Nanofios_1\"M\u00e1rcia Brancifort\/UFSCAR<\/span><\/a>Las investigaciones del grupo de la UFSCar cuentan con la colaboraci\u00f3n de investigadores de Brasil y del exterior. Los profesores Rodrigo Lambert Or\u00e9fice y Alfredo G\u00f3es, ambos de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG), son los encargados de conducir el crecimiento de c\u00e9lulas \u00f3seas en las estructuras compuestas desarrolladas por Rosario. Otra cooperaci\u00f3n se lleva a cabo con el qu\u00edmico Luc Averous, del Laboratorio de Ingenier\u00eda de Pol\u00edmeros para Altas Tecnolog\u00edas de la Universidad de Estrasburgo, Francia, creador de un nuevo m\u00e9todo de electrohilado en v\u00eda de patentarse y experto en la s\u00edntesis de pol\u00edmeros biodegradables y bioabsorbibles. En ese caso se firm\u00f3 un convenio con doble objetivo. El primero es la utilizaci\u00f3n en futuras investigaciones, de nuevos pol\u00edmeros bioabsorbibles sintetizados por \u00e9l, y el segundo es la realizaci\u00f3n de estudios comparativos del m\u00e9todo pionero de electrohilado desarrollado por su grupo con los dos investigadores de la UFSCar.<\/p>\n

Tambi\u00e9n se estableci\u00f3 una colaboraci\u00f3n con la Universidad de Alberta, Canad\u00e1, que tiene en la mira los estudios del ingeniero qu\u00edmico y profesor Uttandaraman Sundararaj, quien logr\u00f3 desarrollar nanofibras de cobre y plata mediante un proceso de electrodeposici\u00f3n en \u00f3xido de al\u00famina. Con ese material logr\u00f3 fabricar nanocomp\u00f3sitos adicionando poliestireno, que pueden utilizarse como sensores piezoel\u00e9ctricos (que generan un campo el\u00e9ctrico bajo la acci\u00f3n de un esfuerzo mec\u00e1nico), sistemas de descarga el\u00e9ctrica y escudos contra interferencias electromagn\u00e9ticas, entre otras aplicaciones. Nuestra propuesta es construir estos nanocomp\u00f3sitos con nanofibras de compuestos de un pol\u00edmero conductor con nanotubos de carbono. Los ensayos el\u00e9ctricos se har\u00edan en la Universidad de Alberta, dice Rosario.\u00a0 Las colaboraciones con las universidades de Minas Gerais, Francia y Canad\u00e1 cuentan con el apoyo de la FAPESP y forman parte de un proyecto tem\u00e1tico coordinado por la investigadora y que cuenta en sus filas en calida de investigadores principales con los profesores Elias Hage J\u00fanior y Jos\u00e9 Alexandrino de Sousa, ambos de la UFSCar.<\/p>\n

Adem\u00e1s de las dos patentes ya solicitadas, el proyecto para la producci\u00f3n de nanofibras polim\u00e9ricas, iniciado en 2003, rindi\u00f3 la publicaci\u00f3n de cuatro art\u00edculos cient\u00edficos en peri\u00f3dicos nacionales y extranjeros. Ya fueron presentados otros dos trabajos en el 41th International Symposium on Macromolecules Macro 2006, realizado en R\u00edo de Janeiro en julio de 2006, y en el Annual Meeting of the Polymer Processing Society, realizado en Italia en junio de 2008. Las investigaciones realizadas en la UFSCar tambi\u00e9n contaron con el apoyo del Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq), que financi\u00f3 tres becas de estudio.<\/p>\n

Los proyectos<\/strong>
\n 1.<\/strong> Sistemas polim\u00e9ricos nanoestruturados: procesamiento y propiedades (n\u00ba\u00a006\/61008-5<\/a>);\u00a0Modalidad<\/strong>\u00a0Proyecto Tem\u00e1tico;\u00a0Coordinadora <\/strong>Rosario Elida Suman Bretas – UFSCar; Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$ 1.182.988,99 y US$ 643.499,18 (FAPESP)
\n2.<\/strong> Obtenci\u00f3n de nanofibras por eletrohilado (n\u00ba\u00a007\/57359-0<\/a>); Modalidad<\/strong>\u00a0Programa de Apoyo a la Propiedad Intelectual; Coordinadora<\/strong>\u00a0Rosario Elida Suman Bretas-UFSCar; Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$ 6.000,00 (FAPESP)<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/em>GUERRINI, L. M. et al.<\/em>\u00a0Electrospinning and Characterization of Polyamide 66 Nanofibers with different Molecular Weights<\/a>. Materials Research<\/strong>. v. 12, n.2. 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las nanofibras har\u00e1n avanzar los procesos de filtrado de microorganismos","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[280,312],"coauthors":[116],"class_list":["post-88816","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-bioquimica-es","tag-innovacion"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88816","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=88816"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88816\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=88816"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=88816"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=88816"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=88816"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}