Propiedades funcionales de películas nanocompuestas a base de quitosano

Abstract

El aprovechamiento de recursos naturales renovables para la obtención de películas biodegradables representa una opción viable para el desarrollo de envases y la preservación del medio ambiente. Si bien los polímeros sintéticos ofrecen ventajas sobre los derivados naturales que pueden ser diseñados en función de las propiedades requeridas (Middleton y Tipton, 2000; Thombre y Sarwade, 2005), los polímeros naturales cubren un segmento importante de la investigación, en virtud de ventajas tales como biocompatibilidad, y factibilidad de ser modificados químicamente. El quitosano (Q) es un biopolímero derivado de la quitina, subproducto de la industria pesquera con capacidad de formar películas. La presencia de grupos amino distribuidos en la cadena polimérica ha hecho del Q uno de los polímeros más versátiles, por la posibilidad de realizar una amplia variedad de modificaciones químicas o físicas. Por otra parte la celulosa es el polisacárido más abundante en la naturaleza, encontrándose principalmente en las paredes celulares de las plantas como material estructural (Funami et al. 2007). Es un polímero de alto peso molecular cuyas cadenas tienen tendencia a formar agregados ordenados, como consecuencia de su constitución química y de su capacidad para formar enlaces de hidrógeno inter e intramoleculares entre los grupos hidroxilo de las unidades de anhidroglucosa. Los enlaces de hidrógeno son los responsables de la alta cohesión molecular en la celulosa, lo que aparejado a la ausencia de ramificaciones, permite que las cadenas puedan alinearse en grupos, formando zonas ordenadas (cristalinas) unidas a regiones desordenadas (amorfas). Estas características limitan sus aplicaciones, motivo por el que se la modifica químicamente para hacerlo soluble y conferirle diversas propiedades de acuerdo al tipo de derivatización realizada (Park y Ruckenstein, 2001). Las nanocelulosas (NCC) se pueden sintetizar a partir de celulosa microcristalina (MCC) mediante la remoción de las regiones amorfas de las fibrillas de celulosa en medio ácido. La mezcla de biopolímeros como el Q y NCC da origen a los nanocompuestos, materiales formados por dos o más fases donde al menos una de sus tres dimensiones se encuentra en escala nanométrica. Las matrices nanocompuestas a base de quitosano y NCC como fase de relleno constituyen una alternativa interesante considerando su similitud estructural. En este contexto, los objetivos del trabajo fueron: i) aislar y caracterizar nanocristales de celulosa mediante hidrólisis ácida optimizando las condiciones del proceso; ii) incluir las NCC en matrices a base de quitosano estudiando sus propiedades de barrera, mecánicas y microestructurales.