Semana 2: Dr. Jorge Emilio Puig Arévalo

 

Viernes 26 de enero 2018, 13:00 hrs. Auditorio “Antonio Rodríguez” Módulo E CUCEI

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Constancia

Las  áreas generales de investigación del Dr. Jorge Puig son la ingeniería coloidal, los procesos de polimerización, la reología de fluidos complejos, los biopolímeros (hidrogeles) y los materiales microestructurados. Uno de sus intereses actuales es entender los novedosos procesos de polimerización en microemulsión directa, bicontinua e inversa así como la polimerización semicontinua en heterofase bajo condiciones de avidez de monómero. A diferencia de una emulsión, una microemulsión es una fase microestructurada, transparente y en equilibrio termodinámico que contiene agua, aceite y agentes tensoactivos. Una de las ventajas la polimerización en microemulsión directa o inversa y de la polimerización en heterofase es que se pueden producir látex con partículas mucho más pequeñas que las que se obtiene mediante polimerización en emulsión, manteniendo características de ésta última como la obtención de polímeros con altos pesos moleculares y rápidas velocidades de reacción. Con este tipo de partículas poliméricas el grupo encabezado por el Dr. Puig está sintetizando polímeros microestructurados tipo núcleo-coraza con propiedades mecánicas y de transporte mejoradas y nanopartículas nanoporosas, así como nanogeles capaces de absorber decenas de veces su peso con agua. Por último, estamos investigando reacciones de reacción en microemulsiones bicontinuas para sintetizar nanopartículas metálicas y óxidos metálicos.
Otro de los intereses del Dr. Puig es estudiar y modelar la reología de soluciones micelares tipo polímero, la cuales muestran viscoelasticidad, reopexia, tixotropia, flujo engrosante al corte y flujo bandeado inducido por corte. Además estudia la reología y la polimerización de cristales líquidos liotrópicos formados con tensoactivos y disolventes polares o no polares, con la idea fundamental de diseñar moléculas tensoactivas capaces de formar cristales líquidos y de polimerizarse. Dado que las estructuras de este tipo de mesofases son susceptibles a campos de deformación, es posible alterar sus propiedades mecánicas llevando a cabo la polimerización en campos de deformación cortante o elongacional. El grupo del Dr. Puig también está desarrollando modelos para entender el comportamiento reológico de estos fluidos, su estabilidad y la existencia de puntos críticos fuera del equilibrio.
Su equipo de trabajo, también desarrolla hidrogeles microestructurados y compuestos a partir de un proceso que involucra dos etapas. La primera etapa consiste en sintetizar nanopartículas de un polímero soluble en agua (o insoluble en agua) mediante polimerización en microemulsión inversa (o directa), seguida de una polimerización en solución en presencia de otro monómero soluble en agua para formar una red submicroscópica. Esta red tiene capacidad de absorber grandes volúmenes de agua y tiene mejores propiedades mecánicas que los hidrogeles convencionales.  Recientemente, extendimos este proceso para sintetizar nanogeles compuestos de redes poliméricas interpenetradas, los cuales responden a cambios de temperatura y pH, lo cual los hace particularmente atractivos para procesos de liberación controlada de fármacos.


Synthesis of nanoparticles and nanocomposites by nanoemulsion and semicontinuous heterophase polymerization processes

The polymerization of a series of alkyl methacrylates in nanoemulsions made by the Phase-Inversion Temperature (PIT) method is presented here. Results indicate that the nanoemulsion droplets act as templates for the formation of nanoparticles, since the particle size does not change during the polymerization. Kinetics mechanism and characteristics of the polymers obtained are reported. In addition, the semicontinuous heterophase polymer ization (SHP), in which initially neat monomer(s) is dosed at a controlled addition rate to produce the nanoparticles, is examined. Addition rate controls particle size and polymer characteristics; in fact, as the monomer addition rate diminishes, smaller particles with smaller molar masses are produced. It is also reported the synthesis by SHP (i) of mesoporous nanoparticles for drug delivery, of conductive polypyrrol nanoparticles with better conductivity produced in smaller reaction times than those obtained by microemulsion polymerization, and (iii) of poly(acrylamide-co-Nisopropylacrylamide)/chitosan core/shell nanocomposites designed as controlled drug delivery carriers. The increase in molar ratio of acrylamide/N-isopropylacrylamide moves the volume phase transition (or collapsing) temperature of the polymer to values within the ranges of healthy and sick living mammals. Finally, with the semicontinuous inverse heterophase polymerization, where a water-soluble monomer is added at a controlled rate over an oleic phase containing only surfactant and initiator, poly(sodium acrylate) nanogels able to absorb water in more than 2000 times their weight were obtained.

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