Nanogeles

Análisis y presentación de Investigación

Asignatura: Nanomateriales Profesor: Dra. En C. Laura G. H. Presentado por: José Luis Navarro JiménezGrupo: Nano-51Matrícula: 1714110479

Nanogeles poliméricos: una nueva alternativa para la administración de

fármacos.Oscar Escalona Rayo, David Quintanar Guerrero.

Laboratorio de investigación y posgrado en tecnología farmacéutica, división de estudios de posgrado, facultad de estudios superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México.

Contenido1.-Introducción 1.1.-¿Qué es un gel? 1.1.2.-Estructura 1.2.-Clasificación de los geles 1.2.1.-Clasificación de hidrogeles 1.2.2.-Clasificación de hidrogeles en función del tamaño 1.3.-Hinchamiento de nanogeles 1.4.-Reticulación2.-Metodos de síntesis de nanogeles 2.1.-Nanogeles obtenidos por reticulación de polímeros 2.1.1.-Reticulación inducida por irradiación 2.2.-Nanogeles obtenidos por polimerización reticulación de monómeros. 2.2.1.-Polimerización por precipitación. 2.2.2.-Polimerización en emulsión, micro y nanoemulsiones.3.- Métodos usados para el estudio de nanogeles4.-Aplicaciones5.-Conclusiones6.-Referencias

1.-Introducción1.1.- ¿Qué es un gel?Gel es un estado de la materia intermedio entre el sólido y el líquido. Esta constituido por una reticulación de polímeros o moléculas de cadena larga, que se unen entre si formando una red enmarañada, y por un líquido en que se encuentra inmersa esa red. El líquido impide que la red colapse en una masa compacta; la red impide que el líquido fluya libremente. (Revista Investigación y Ciencia. "Geles" por Toyoichi Tanaka. Marzo 1981)

Gel sanitizante o alcohol en gel

Ejemplo…

La poliacrilamida es un polímero entrecruzado que forma geles

porosos.

Acrlilamida Bisacrilamida

Poliacrilamida

1.1.2.-Estructura

1.2.- Clasificación de los geles

1.2.1.- Clasificación de hidrogeles.

1) Por el tipo de enlaces a) Hidrogeles físicamente reticulados (Puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals y entrecruzamiento). b) Hidrogeles químicamente reticulados (Uniones covalentes, enlaces iónicos).2) Hidrogeles estimulo-no sensibles y estimulo-sensible 3) Hidrogeles por tipo de carga4) En función del tamaño

1.2.2.- Clasificación de hidrogeles en función del tamaño.

Los hidrogeles pueden estar en forma de redes macroscópicas o confinadas en dimensiones más pequeñas.Los microgeles y nanogeles son conocidos como dispersiones acuosas de partículas o redes coloidales diminutas.

Microgel 1-10 µm Nanogel < 1 µm

1.3.- Hinchamiento en nanogeles

Los nanogeles estimulo-sensibles logran adoptar un cambio en el volumen, pueden hincharse bruscamente o colapsarse en una masa compacta.

El hinchamiento del nanogel en medio acuoso está dado por:1)Estructura del nanogel (estructura del monómero, o

polímero).2)Parametros ambientales (pH, fuerza iónica, temperatura).

Los nanogeles pH-sensibles contienen grupos funcionales ácidos o básicos, responderán a cambios de pH (Dilatación o disminución).Los nanogeles termo-sensibles tienen dos tipos de transiciones de hinchamiento:

Transición de temperatura crítica de solución superior

(UCST)

Transición de temperatura crítica de solución inferior

(LCST)

Generalmente para derivados de ácido acrílico.

Para derivados de N-

isopropilacrilamida.t> UCSTt< UCST

t> LCSTt< LCST

Comportamiento de nanogeles en función con la temperatura

1.4.-Reticulación

2.- Métodos de síntesis de nanogeles.

Diagrama de preparación de nanogeles

Los polímeros comunménte utilizados en la preparación de hidro, micro y nanogeles con aplicaciones farmacéuticas y biológicas, son

de origen natural y sintético. (Tabla 1)

En algunos métodos de síntesis se utilizan agentes reticulantes, tensoactivos e iniciadores. En la tabla 2 se resumen

algunos ejemplos.

2.1.-Nanogeles obtenidos por reticulación de polímeros

Este método implica la agregación controlada de polímeros hidrofílicos capaces de tener interacciones hidrofóbicas, electrostáticas o puentes de hidrógeno entre si.

El auto-ensamblaje permite la

encapsulación de macromoléculas

(Figura 5).

2.1.1.-Reticulación inducida por irradiación

Se utilizan diferentes tipos de irradiación; rayos γ, rayos X, y e- acelerados.

Este método permite sintetizar nanogeles

utilizando cadenas de polímeros lineales y agua

como precursores

Monómeros Agentes reticulantes Iniciadores Tensoactiv

os

Proceso1) Polímero en disolución acuosa + radiación ionizante 2) La energía de irradiación es absorbida por el agua, generando especies reactivas de vida corta, (OH-, H+, etc) 3) Las especies reaccionan con el polímero.4) Se producen radicales apareados en las cadenas poliméricas lo que permite una recombinación.

2.2.-Nanogeles obtenidos por polimerización reticulación de

monómeros.

Técnicas de polimerización adecuadas para la síntesis de micro y nanogeles son la polimerización por precipitación y la polimerización de micro y nanoemulsión.

2.2.1.-Polimerización por precipitación.

Sirve para: Nanogeles termo-estables

Todos los ingredientes se disuelven en agua

La formación de partículas de nanogel se produce por un mecanismo de nucleación homogénea (Figura 9)

Las partículas formadas pueden crecer mediante:

Agregarse para formar una gran partícula de polímero coloidalmente estable

Depositarse en las partículas de polímero existente

2.2.2.-Polimerización en emulsión, micro y nanoemulsiones.

• Las reacciones de polimerización que resultan en la formación de nanogeles se pueden llevar a cabo en emulsiones agua en aceite

a) Polimerización de monómeros. (1) Agentes reticulantes bifuncionales. (2) Polimerización en emulsiones estabilizadas con tensoactivos. (3) Los nanogeles que pueden ser transferidos a un medio acuoso mediante la eliminación de los tensoactivos y disolventes orgánicos. b) Polimerización de monómeros en emulsiones O/W estabilizadas con tensoactivos.

3.- Métodos usados para el estudio de nanogeles

Las diversas técnicas que se utilizan para la caracterización de los nanogeles las más importantes

son: (1) dispersión de luz, (2)cromatografía de permeación en gel, (3)viscosimetría, (4)calorimetría,

(5)microscopía y (6)espectroscopía.

(1)

(2)

(3)

(5)

(4)

(6)

4.-Aplicaciones

*Administración y liberación controlada de fármacos.*Análogos de nucleósidos, péptidos, proteínas, genes y vacunas.(Ver tabla 3)

5.-Conclusiones

Uno de los retos más interesantes para el futuro de estos sistemas es su uso como vehículos que contengan otros sistemas nanoestructurados, por ejemplo; la introducción de nanopartículas de diferente naturaleza, como tratamientos innovadores, eficaces, específicos y selectivos.

6.-Referencias

• Matzelle T, Reichelt R. Review: Hydro-, Micro- and Nanogels studied by complementary measurements based on SEM and SFM.• C. FAULI I TRILLO: "Tratado de Farmacia Galenica", 1993,

LUZAN 5, S.A• MACROMOLECULES, vol. 31, 1998