Las polisulfobetaínas son polímeros zwitteriónicos que contienen un amonio cuaternario cargado positivamente y un grupo sulfonato cargado negativamente dentro de una unidad de repetición constitucional. [1] [2] En los últimos años, las polisulfobetaínas han recibido una atención creciente debido a su buena biotolerancia y comportamiento de incrustación ultra baja hacia las superficies. Estas propiedades se refieren principalmente a una capa de hidratación fuertemente unida alrededor de cada grupo zwitteriónico, que suprime eficazmente la adsorción de proteínas y, por lo tanto, mejora el comportamiento antiincrustante. [3] [4] Por lo tanto, las polisulfobetaínas se han empleado típicamente como membranas de ultrafiltración, [4] dispositivos de contacto con la sangre, [5] y materiales de administración de fármacos . [3]
La estructura química de las polisulfobetaínas se puede dividir en varios subgrupos. Los más extendidos son las amidas del ácido (met)acrílico ('PSPP') o los ésteres cuaternarios ('PSPE'). También se encuentran a menudo compuestos de poli(vinilpiridinio), poli(vinilimidazolio) o poli(pirrolidinio) cuaternario, así como ionenos zwitteriónicos. [2] [6] [7] [8] [9] [10]
Síntesis
Las polisulfobetaínas se sintetizan generalmente mediante polimerización por radicales libres . [6] [11] Sin embargo, la síntesis de polisulfobetaínas a menudo está limitada por su baja solubilidad en la mayoría de los solventes y, en la actualidad, solo unos pocos monómeros de sulfobetaína que son adecuados para la polimerización por radicales libres están disponibles comercialmente. Los más populares son SPE y SPP, que proporcionan una buena combinación de hidrofilicidad y polimerizabilidad. [11]
Comportamiento de la solución
Casi todas las polisulfobetaínas son insolubles en agua a bajas temperaturas, sin embargo muchas polisulfobetaínas presentan una temperatura crítica superior de solución (UCST) en solución acuosa. Esto significa que experimentan una transición de colapso de espiral a glóbulo al enfriarse. [12] [13] Este comportamiento es muy inusual, ya que otros polímeros zwitteriónicos, por ejemplo, poli(fosfatidilcolinas) y poli(carboxibetaínas) generalmente no presentan un comportamiento de respuesta ante un estímulo de temperatura. [14] [15] [16]
La razón del comportamiento de tipo UCST de las polisulfobetaínas en solución se basa en su comportamiento eléctricamente neutro, es decir, la carga total es cero, en un amplio rango de pH (aproximadamente 2 – 14). Debido a la neutralización de las cargas, existen interacciones repulsivas y atractivas entre las cadenas de polímero individuales y se forman sales internas. El equilibrio de esta compleja interacción de interacciones entre numerosos grupos cargados con agua y consigo mismos, afecta fuertemente la solubilidad de las polisulfobetaínas en agua y, finalmente, da como resultado una transición de tipo UCST. La temperatura de esta transición de fase, a menudo llamada punto de aclaramiento, es muy sensible a la masa molar, la arquitectura del polímero, los isótopos del disolvente , por ejemplo, H 2 O / D 2 O, y especialmente a la adición de sales a la solución. [17] [18] [19] [20] [21] [22]
La presencia de aditivos salinos en solución acuosa conduce a un equilibrio alterado de las interacciones atractivas y repulsivas y, por lo tanto, también a una solubilidad alterada. En particular, la naturaleza del anión de la sal tiene un fuerte efecto sobre la solubilidad de las polisulfobetaínas. Mientras que los aniones caotrópicos causan una disolución mejorada ( efecto de salinización ), los aniones cosmotrópicos dan lugar a la precipitación de las polisulfobetaínas ( efecto de salinización ). [23] [24] [25]
Películas delgadas de polisulfobetaínas
Las películas delgadas hechas de polisulfobetaínas también presentan una termorrespuesta , sin embargo, la transición de fase está fuertemente desplazada, lo que se debe principalmente a la mayor concentración de polímero y a las interacciones polímero-polímero y polímero-agua alteradas. [12] [26] [27] Además, y de manera análoga a las soluciones acuosas, se encontró que diferentes isótopos de agua (H 2 O / D 2 O) y aditivos salinos también afectan la transición de fase. [20] [28] Curiosamente, las películas delgadas de polisulfobetaína presentan un efecto de cononsolvencia en vapores mixtos de agua/metanol, que no se encuentra en solución de agua/metanol. Aparentemente, las polisulfobetaínas presentan una miscibilidad con alcoholes inferiores en el lado rico en sustancias de sus diagramas de fase. [29] [30]
Referencias
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