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Electrospraying is a versatile, high-efficiency method for synthesizing microcapsules (MCs) with many applications. In this study, a single and a coaxial nozzle were used to prepare poly (ε-caprolactone) (PCL) MCs. The aim of this work was to investigate the influence of the encapsulation technique (single electrospraying (SE) and coaxial electrospraying (CE)) on morphology, particle size, chemical interactions, thermal properties, encapsulation efficiency, and release behavior. Thus, two natural oils with an insect-repellence effect (citronella and eucalyptus) were encapsulated in PCL MCs by means of SE and by CE. Spectroscopy, thermal, and microscopy characterizations of the MCs were performed. Oil encapsulation efficiency (EE) and release studies were also made. Spherical MCs with a mean diameter of 7–10 µm were obtained. Characterization techniques showed the presence of citronella and eucalyptus in the MCs and the chemical interactions between the polymer and the oils. In addition, higher encapsulation efficiency was achieved by CE for both oils. For MCs obtained by SE, a higher mass of oil released was observed compared to the capsules obtained by CE. Two released mechanisms were obtained in the systems depending on the oil used. The possibility of using MCs with different characteristics allows greater versatility of the particles.

La búsqueda de mejoras en materiales está, en gran medida, orientada a la modificación química de sus componentes o nuevas combinaciones de los mismos. Avances en técnicas de fabricación, permiten actualmente la manipulación de la estructura de material a escalas macro, micro y nanométricas, en pos de mejoras en alguna propiedad en particular. Este camino hacia una performance superior de materiales ya ha sido llevado a cabo por la naturaleza a través de años de evolución. En ella podemos ver que el foco no solo se coloca en los componentes a combinar, el cual yace en los materiales que tiene en el medio, sino también en la morfología a diferentes escalas del material en sí. En este estudio nos enfocamos en la morfología de la microestructura de materiales naturales de algunos crustáceos con buen desempeño en resistencia a la propagación de fisura. Un estudio mediante el uso de modelos computacionales detallados se desarrolló a diferentes escalas tratando de recrear las características más notorias de algunos materiales naturales. Si bien para esta investigación fueron abordados estudios de particularidades de diferentes organismos, como la coraza del abulón rojo de california, el diente de chitón y el exoesqueleto del martillo dáctilo del estomatópodo mantis marino, fue en esta última en la cual se centraron los análisis y de los cuales se presentan en esta investigación. En cada caso se trató de separar una celda unidad representativa en cada una de las escalas de estudio que representa el material y mediante el uso de herramientas computacionales utilizando el método de elementos finitos y técnicas de homogenización, fue posible determinar el funcionamiento y características mecánicas de estos materiales. Observaciones de imágenes de microscopia electrónica, permitieron dar luz a un hecho importante del material: la existencia de microfisuras observadas en las diferentes regiones indica que este tipo de material convive con el daño y trata de mitigarlo a través de mecanismos que disipan la energía. Otra observación indica Facultad de Ingeniería - UNLP 23 Isaías E. Gallana además que el crecimiento de fisura sucede paralelo a la longitud de las fibras, por lo que una microestructura con arreglo de fibras en forma helicoidal como el que la mantis presenta, favorece a la disipación. Es por ello que una interfase entre fibras que guie la fisura y a su vez eleve la disipación de energía no resulta extraña de ser utilizada por la naturaleza. La presencia de uniones rígidas en las interfases entre placas del nácar o barras de la microestructura del chitón y su fractura inicial, por ejemplo, son una característica común que actúa como uno de los primeros mecanismo de disipación de energía. La presencia de estas uniones rígidas entre fibras, es factible en la microestructura de la mantis, por lo que modelos de fractura lineal elástica conjuntamente con modelos de zonas cohesivas fueron llevados a cabo de modo de determinar la cantidad y distribución óptima de estos elementos que a su vez permiten guiar la fisura a través de la interfase. Esta investigación representa un pequeño paso hacia el entendimiento de mecanismos de disipación del daño, donde el foco no reside en impedir la ocurrencia de la fisura sino en tratar de manejarla y mitigarla mediante la dispersión de la misma., Tesis dirigida por los Dres. Pablo Zavattieri y Marcos Actis., Facultad de Ingeniería

En la actualidad, existe una tendencia creciente de utilizar polímeros naturales por las características de ser renovables, biocompatibles, biodegradables y en muchos casos económicamente viables en aplicaciones varias. En particular los almidones provenientes de diferentes fuentes han sido empleados para elaborar recubrimientos para alimentos. Sin embargo requieren de la adición de plastificantes para reducir la rigidez y tendencia al agrietado. Una práctica común es la incorporación de glicerol, alcohol polivinílico (PVA) o combinaciones de ellos. La plastificación por glicerol es temporaria y puede migrar hacia el alimento. El PVA, por su parte, es un polímero de amplio uso en la industria por ser no-tóxico, soluble en agua, biocompatible y biodegradable, con resistencia química y alta flexibilidad, así como buenas propiedades de barrera para el oxígeno y los aromas. Sin embargo, la plastificación empleando PVA como único plastificante requiere de la incorporación de cantidades importantes, que supera en algunos casos el 50 % p/p. La incorporación de agentes específicos a la formulación de un recubrimiento o envase modifica la funcionalidad transformándolo en película activa o en envase activo, ampliando su condición de “extender la vida útil del producto” a “mejorar la seguridad y propiedades sensoriales del producto manteniendo su calidad”. Por otra parte, la compleja composición de los quesos y las condiciones ambientales durante el procesamiento y almacenamiento, promueven el desarrollo de mohos y bacterias en la superficie, reduciendo considerablemente la alidad de los mismos, y conformando un riesgo para la salud por la potencial generación de toxinas que pueden migrar a la masa del queso. En este trabajo de investigación se propuso el reemplazo de parte del PVA por un poliuretano de muy baja temperatura de transición vítrea, de tal manera que pudiera actuar como plastificante en pequeñas cantidades o proporciones, logrando películas conteniendo como mínimo 70 % p/p de almidón. Posteriormente las formulaciones fueron adicionadas con antioxidantes y antimicrobianos y se evaluaron las propiedades físico-químicas, mecánicas y de superficie de las películas comparadas con películas sin aditivar. En particular se evaluó la actividad antimicrobiana en placa frente a cultivos específicos aislados de la superficie de quesos en salas de maduración y se realizaron ensayos del desempeño en sistemas reales. Las películas conteniendo poliuretano presentaron una mejora en sus propiedades mecánicas y de permeabilidad al vapor de agua, y cuando se les adicionó natamicina como agente antifúngico resultaron eficientes para proteger la superficie de quesos frente a la contaminación externa durante la etapa de maduración., Facultad de Ciencias Exactas

Los polímeros inteligentes han mostrado grandes avances en diferentes áreas de interés como la agronomía, la medicina y la farmacia, debido a su capacidad de modificar sus características estructurales o conformacionales a partir de un estímulo específico adecuado. En ese sentido, los polímeros pH responsivos son de gran utilidad y han sido utilizados en base a la posibilidad de emplearlos en medios o entornos donde el estímulo viene dado por una modificación del pH. Entre las posibles áreas de aplicación, la farmacéutica y el medioambiente surgen como dos ramas de marcado interés y de potenciales aplicaciones para polímeros pH responsivos. Dentro de los polímeros que pueden ser sensibles al cambio de pH, se encuentran los acrílicos con grupos funcionales en sus cadenas, como por ejemplo los derivados de los acrílicos metacrilato de 2-(dietilamino)etilo (DEA) y metacrilato de 2-(diisopropilamino)etilo (DPA), que han sido los seleccionados en el presente trabajo. Estos polímeros, sin embargo, al ser utilizados en forma de películas en sistemas acuosos, no presentan una buena estabilidad física por lo cual su vida útil es limitada. La posibilidad de combinarlos con un polímero como el poliuretano (PU), mecánicamente estable con buenas propiedades de película, permite superar el mencionado inconveniente de forma de obtener un sistema más completo. En ese sentido, se propone la síntesis de un sistema híbrido poliuretano/acrílico (PU/A), unidos mediante enlaces químicos, con el objetivo de obtener un polímero formador de películas, que sea estable en medios acuosos, y que a su vez posea propiedades pH responsivas. En este caso, a partir de los componentes seleccionados, se espera obtener un sistema híbrido polimérico que responda al pH en medios ácidos y que pueda ser potencialmente aplicable en dos áreas específicas: en la farmacéutica, como sistema de transporte y liberación de fármacos; en el saneamiento ambiental, como medio para remover metales pesados de efluentes acuosos. En primer lugar, dado que ciertas patologías generan un entorno ácido dentro del organismo y que en el cuerpo humano, dependiendo de la región o tejido, el pH varía, se espera que los sistemas sintetizados sean aptos para incorporar un principio activo (PA) determinado y puedan liberarlo al modificar el pH del medio. De este modo, resultaría una interesante aplicación el hecho de que la síntesis de un polímero pH responsivo sea capaz de transportar un PA de interés y que ante variaciones de pH pueda liberarlo en una zona específica del cuerpo humano, evitando de esa forma la sobredosis y la aparición de posibles efectos secundarios. En segundo lugar, una problemática que afecta la calidad del agua es la presencia en exceso de metales pesados. En la búsqueda de tratamientos eficaces que resuelvan ese inconveniente, los sistemas híbridos sintetizados pueden resultar de utilidad. A partir de la presencia de los grupos amino en la cadena polimérica, aportados por los monómeros DEA y DPA, que pueden interaccionar con los mencionados metales, se propone utilizar los híbridos PU/DEA y PU/DPA como sistemas captadores de metales pesados en medios acuosos. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que es posible sintetizar polímeros híbridos pH-responsivos, empleando poliuretano como polímero base y los acrílicos metacrilato de 2-(dietilamino)etilo o metacrilato de 2-(diisopropilamino)etilo como monómeros responsivos, para ser utilizados en forma de películas inteligentes, que pueden ser aplicados tanto en la liberación controlada de principios activos como también en la captación de metales pesados contaminantes. Teniendo en cuenta que los sistemas sintetizados presentan una propiedad pH-responsiva en condiciones de pH y temperatura fisilógicos, se dispone entonces de un sistema que potencialmente puede transportar y liberar el principio activo de acuerdo a las necesidades farmacológicas específicas. Por otro lado, la posibilidad que poseen los híbridos responsivos sintetizados de coordinarse con cobre y zinc y extraer dichos metales de soluciones acuosas ácidas, permite considerar la utilización de estos sistemas como polímeros que pueden colaborar con la descontaminación de diferentes efluentes acuosos., Facultad de Ciencias Exactas

Este trabajo presenta la preparación de películas de quitosano reforzadas con diferente contenido de nanocelulosa cristalina (1, 3, 5, 10 %p/p), donde la preparación de composición 3%p/p de CNC fue evaluada también en presencia de glicerol al 5 y 10 %p/p. Las películas fueron obtenidas por el método de "casting" a partir de dispersiones preparadas por combinación de una solución acuosa de ácido acético al 1%p/v con una dispersión acuosa de nanocristales de celulosa. Con el objeto de conocer las propiedades de los materiales compuestos preparados y valorar su potencial aplicación en el área de envases alimentarios, se realizaron ensayos de caracterización pertinentes: Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia UV-Visible; Microscopía de barrido electrónico (SEM); Ángulo de contacto; Calorimetría diferencial de barrido (DSC); Análisis termogravimétrico (TGA); Absorción de agua; Permeabilidad al vapor de agua; Propiedades mecánicas (Resistencia a la tracción) y Migración global en medio simulante. El trabajo se completó comprobando la actividad antimicrobiana atribuida a las películas nanocompuestas, para lo cual las se estudió el efecto inhibitorio frente a enteropatógenos de películas con y sin tratamientos de neutralización durante el proceso de obtención., Facultad de Ciencias Exactas

La administración tópica de medicamentos en terapias oftalmológicas consiste en colocar el fármaco (generalmente una solución o suspensión) directamente sobre el ojo mediante goteo. Luego de esta aplicación el tiempo de residencia del fármaco en la película lagrimal es generalmente corto, típicamente entre 2 y 5 minutos, y durante este tiempo solamente se absorbe en el tejido corneal entre 1 y 10% de la dosis aplicada. El resto del fármaco es drenado hacia la circulación sistémica junto con la lágrima. Usualmente estas limitaciones son compensadas con la aplicación de dos o más dosis seguidas, espaciadas cada 5 minutos, a fin de alcanzar la dosis terapéutica en el tejido. Según la gravedad de la patología, puede que este procedimiento deba realizarse varias veces al día. Todo este proceso conlleva a que se produzcan fluctuaciones muy marcadas en los niveles del fármaco en los tejidos, pudiendo alcanzarse valores superiores o inferiores a los niveles terapéuticos requeridos. Además, el uso de gotas oculares está asociado a una rápida variación en la velocidad de administración del fármaco a la córnea, lo cual a su vez limita la eficacia del sistema terapéutico. Si bien la administración tópica clásica mediante gotas (colirios) es de fácil aplicación y presenta menos complicaciones potenciales que otros sistemas de administración tópica (inyecciones, insertos, etc.), no es posible tener un control adecuado de la administración del fármaco ya que no permite controlar los niveles alcanzados con sucesivas aplicaciones durante todo el periodo de tratamiento. Por otra parte la absorción sistémica del fármaco a través del drenaje lagrimal genera una distribución del mismo en tejidos no específicos y evita el pasaje por el hígado, pudiendo causar efectos adversos sistémicos importantes, en especial cuando se administran de manera crónica. Con el objetivo de mejorar la absorción del fármaco en el sitio de acción o de absorción específico se han desarrollado estrategias alternativas que permiten aumentar su tiempo de permanencia en el ojo. Estos sistemas se denominan sistemas de transporte y liberación controlada de fármacos y se basan en la posibilidad de localizar el fármaco o la droga justamente en el sitio de acción y suministrar la cantidad necesaria durante el tiempo requerido, con el propósito de mejorar la biodisponibilidad y disminuir los efectos no deseados. Los sistemas de transporte y liberación de medicamentos son diseñados para regular la velocidad de liberación del fármaco, mantener una concentración terapéutica estable en el organismo, y evitar que se produzcan fluctuaciones importantes en sus niveles plasmáticos. En este caso la frecuencia de dosificación disminuye, se reduce el peligro de sobredosificación, se mejora la absorción, se alcanza un mayor tiempo de residencia y se producen menos efectos secundarios. La liberación de la droga a partir de estos sistemas puede ser constante durante un dado período o bien puede estar promovida por la acción de un determinado factor del entorno. Dentro de los sistemas alternativos para la administración de medicamentos oculares se encuentran las formulaciones semisólidas (geles), los ungüentos, los sistemas coloidales, los insertos y las lentes de contacto. Estos sistemas incrementan significativamente la eficiencia de las terapias oculares. Sin embargo presentan algunos inconvenientes como ser: visión borrosa en el caso de geles y ungúentos, problemas de colocación y expulsión, como sucede con los injertos. En el caso de las lentes de contacto, además de prolongar el tiempo de permanencia, también mejora la absorción, ya que su dimensión y ubicación (frente a la córnea) permite un contacto íntimo con la superficie corneal. Además presentan la ventaja de no interferir con la visión del paciente, no son expulsadas del ojo y en general presentan un alto confort. Las lentes de contacto adecuadas para estos fines son las denominadas “blandas” y son fabricadas empleando hidrogeles poliméricos ligeramente entrecruzados y se las conoce como lentes de contacto terapéuticas. Estas lentes de contacto terapéuticas, son preparadas fácilmente como sistemas de liberación mediante la inmersión de la lente en una solución de la droga o principio activo y actuando como reservorio. Las lentes de contacto de hidrogel han sido propuestas desde 1965 como posibles dispositivos para liberación o delivery de drogas. Sin embargo la mayoría de los estudios realizados desde esa fecha apuntan al estudio de la eficiencia que presentan las lentes de contacto blandas, diseñadas para otros fines (corrección óptica) como reservorio de medicamentos. Los inconvenientes que se presentan con las lentes de contacto blandas comerciales como sistemas de liberación controlada es su baja afinidad y capacidad de captar diferentes tipos de fármacos. Asimismo, en los casos donde la carga del fármaco en el hidrogel es adecuada, su mayor limitación radica en que la liberación para algunos fármacos ocurre demasiado rápido como para mantener niveles terapéuticos en las estructuras oculares durante períodos de tiempo suficientemente largos. En los últimos años se ha puesto mayor énfasis en la innovación tecnológica de lentes de contacto diseñados específicamente para sistemas de liberación de fármacos, debido en parte a los avances realizados en la comprensión de los mecanismos involucrados en los procesos de liberación, y al desarrollo y aplicación de nuevas estrategias orientadas a mejorar la capacidad de carga y el desempeño de estos sistemas. El comportamiento ideal de un sistema de liberación controlada o delivery de fármacos debería ser tal que pudiese regular la velocidad de liberación de forma tal de administrar la cantidad apropiada de fármaco, en el lugar adecuado y en el momento necesario. Una estrategia aplicada recientemente en el campo de la tecnología farmacéutica para el desarrollo de sistemas de transporte y liberación controlada de fármacos es el uso de hidrogeles responsivos, materiales con grupos funcionales capaces de modificar su estructura en respuesta a estímulos externos. En este marco, la aplicación de hidrogeles responsivos se basa en la posibilidad de que estos materiales modifiquen sus estructuras ante cambios del entorno, provocados por la presencia de un estado patológico, por requerimientos biológicos fluctuantes o por la aparición de ciertas biomoléculas, y liberen la cantidad apropiada del principio activo (fármaco) en función de la magnitud de ese cambio. La ventaja de emplear estos materiales radica en que se combinan las propiedades características de los hidrogeles con el potencial de regular la captación o liberación de sustancias en respuesta a cambios producidos en el entorno. El objetivo de este trabajo es sintetizar hidrogeles responsivos para su aplicación como sistemas de transporte y liberación de fármacos oculares de forma tal que permitan aumentar los tiempos de permanencia del fármaco en contacto con los tejidos oculares y lograr ejercer un control efectivo en la velocidad de liberación del mismo. Como se expuso previamente, esto permitirá: aumentar la absorción del fármaco, mejorar la biodisponibilidad, minimizar los efectos secundarios, disminuir la frecuencia de dosificación, evitar múltiples aplicaciones por dosis y mejorar el cumplimiento de la pauta terapéutica por parte de los pacientes. Particularmente, en este trabajo la elección del material se orientó hacia la posibilidad de modular la velocidad de liberación del fármaco en respuesta a pequeños cambios en el valor del pH lagrimal. A partir de copolimeros de dos monómeros acrílicos, 2-hidroxietil metacrilato (HEMA) y 2-(diisopropilamino)etil metacrilato (DPA), esperamos obtener un material, que presente por un lado propiedades compatibles para ser uso en la fabricación de lentes de contacto; y por otro lado que posea propiedades pH responsivas que permitan ser utilizados como sistemas para modular la liberación de fármacos y en particular en terapias oftalmológicas. El presente trabajo está organizado en capítulos. En el capítulo I se introduce el tema con una breve exposición de los conceptos generales sobre la administración de fármacos oculares y las vías de absorción. También se definen los sistemas de liberación controlada, sus características, y particularmente se describen las ventajas y desventajas del empleo de lentes de contacto terapéuticas y las posibilidades de emplear sistemas responsivos. En el capítulo II se describe de forma general la síntesis de los hidrogeles y los materiales y métodos empleados para la misma. En el capítulo III se estudian las propiedades fisicoquímicas de los hidrogeles sintetizados empleando diferentes técnicas de caracterización. Se estudian las características espectrales, las propiedades térmicas y las características superficiales. Como caracterización específica para su potencial aplicación se estudian las propiedades ópticas, la humectabilidad, el contenido acuoso y la densidad, a fin de determinar si los mismos son compatibles con su uso como lente de contacto terapéutica. En el capítulo IV se estudia el comportamiento de los copolímeros HEMA/DPA como sistemas de captación y liberación de principios activos, y su capacidad de controlar la velocidad de liberación a través de cambios en el pH del medio. En primer lugar se realiza un estudio sobre la capacidad de incorporar diferentes principios activos en diferentes condiciones de carga (pH y concentración de la solución de carga); en segundo lugar se analizan las interacciones entre algunos principios activos incorporados y la matriz de los polímeros; y en tercer lugar se estudia la capacidad de liberar los principios activos incorporados. A partir de éstos se determinan los tiempos y las cantidades de compuestos liberados en diferentes condiciones de pH y para las distintas composiciones y grados de entrecruzamiento de los hidrogeles. En el capítulo V se detallan las conclusiones generales de este trabajo y en el capítulo IX se plantean actividades y líneas de estudio que pueden ser motivo de trabajos futuros., Facultad de Ciencias Exactas

Este trabajo presenta la síntesis de dispersiones acuosas de híbridos poliuretano/acrílico con diferente contenido de acrílico (10, 30, 50, 70, 90 %p/p) mediante la polimerización de monómeros acrílicos (metacrilato de metilo, acrilato de n-butilo y ácido acrílico) en presencia de tres tipos de poliuretanos con grupos vinílicos terminales sintetizados a base de poli(propilenglicol) de Mw=1000, ácido dimetilol propiónico, metacrilato de 2-hidroxietilo y tres diisocianatos diferentes (diisocianato de isoforona, diisocianato de meta tetrametilxilileno y diisocianato de 4,4'-diciclohexil metileno),como también la síntesis de dispersiones acuosas de nanocompuestos de sílice/poliuretano con diferente contenido de sílice (5, 10 y 15 %p/p) a base de nanosílice organomodificada con tamaño de partículas de 12 nm y un poliuretano a base de poli(propilenglicol) de Mw=1000, ácido dimetilol propiónico, metacrilato de 2- hidroxietilo y diisocianato de isoforona. El trabajo se completa con la caracterización de los prepolímeros poliuretánicos, de las dispersiones acuosas y las películas obtenidas por “casting” a partir éstas, antes y después de un tratamiento térmico para completar la coalescencia (denominado también como “curado”), y su comparación con las propiedades de las respectivas mezclas físicas preparadas a partir de la simple combinación de dispersiones acuosas de los componentes puros., Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP)., Facultad de Ciencias Exactas