Desarrollo de Membranas Poliméricas Microporosas para Cultivos de Barreras de Células Epiteliales: Estudio de las Condiciones Óptimas de Electrohilado y Caracterización Morfológica

Abstract

[ES] En este Trabajo de Fin de Grado se utiliza la técnica conocida como electrohilado (electrospinning) para el desarrollo de membranas nanofibrosas de poli (metil acrilato), PMA, poli (metil metacrilato), PMMA, y su copolímero, P(MA-co-MMA), que serán parte, fuera del marco de este proyecto, de una plataforma que mimetizará tejido renal in vitro. Se estudia la influencia de los parámetros más importantes de electrohilado: la disolución empleada (concentración y disolvente), la diferencia de potencial aplicada y la separación entre la aguja y el colector. Se seleccionan las condiciones óptimas, siendo éstas las cuales a las que se obtienen fibras finas, homogéneas y libres de grano. Del estudio y análisis realizado, se demuestra que para el PMMA y el P (MA-co-MMA), el tamaño medio de las fibras aumenta al aumentar la concentración, al aumentar la distancia a voltajes bajos y al añadir diclorometano como disolvente en la disolución polimérica en dimetilformamida que se electrohila, y disminuye al aumentar la distancia a voltajes medios y elevados. Para el PMA no se han obtenido fibras debido al disolvente, el cual no evapora completamente. Tras elegir las condiciones óptimas de electrohilado, se han fabricado membranas más gruesas de los tres polímeros con estas condiciones para realizar su caracterización mecánica a tracción. Se observa que el PMMA es un material rígido y frágil. En cambio, el PMA presenta buenas características elásticas. Se llega a esta conclusión a partir del módulo de Young, siendo éste mucho mayor para el PMMA, y es debido a la diferencia entre las temperaturas de transición vítrea de ambos materiales. El copolímero presenta unas características elásticas intermedias.

[CA] En aquest treball de fi de grau s’utilitza la tècnica coneguda com electrofilat (electrospinning) per al desenvolupament de membranes nanofibroses de poli (metil acrilat), PMA, poli (metil metacrilat), PMMA, i el seu copolímer, P(MA-co-MMA), que formaran part, fora del marc d’aquest projecte, d’una plataforma que mimetitzarà teixit renal in vitro. S’estudia la influència dels paràmetres mes importants de l’electrofilat: la dissolució empleada (concentració i dissolvent), la diferència de potencial aplicada i la separació entre l’agulla i el col·lector. Es seleccionen les condicions òptimes, sent aquestes a les quals s’obtenen fibres fines, homogènies i lliures de gra. De l’estudi i anàlisi realitzat, es demostra que per al PMMA i el P(MA-co-MMA), el tamany mig de les fibres augmenta al augmentar la concentració, al augmentar la distància a voltatges baixos i al afegir diclormetà com a dissolvent en la dissolució polimèrica en dimetilformamida que s’electrofila, i disminueix al augmentar la distància a voltatges mitjos i elevats. Per al PMA no s’han obtingut fibres degut al dissolvent, el qual no evapora completament. Després d’elegir les condicions òptimes d’electrofilat, s’han fabricat membranes mes grosses dels tres polímers amb aquestes condicions per a realitzar la seua caracterització mecànica a tracció. S’observa que el PMMA és un material rígid i fràgil. En canvi, el PMA presenta bones característiques elàstiques. S’aplega a aquesta conclusió a partir del mòdul de Young, sent aquest molt major per al PMMA, i es degut a la diferència entre les temperatures de transició vítria d’ambdós materials. El copolímer presenta unes característiques elàstiques intermiges.

[EN] The following academic work of final grade uses the technic known as electrospinning for the development of nanofiber membranes of poly (methyl acrylate), PMA, poly (methyl methacrylate), PMMA, and its copolymer, P(MA-co-MMA), which will be part, outside of the framework of this project, of a platform which mimics kidney tissue in vitro. The influence of the most important parameters is studied: the solution used (concentration and solvent), the potential applied and the distance between tip and collector. Optimal conditions are selected, which are the ones that obtain thin, homogeneous and bead-free fibers. Due to the study and analysis made, it has been demonstrated that for PMMA and P(MA-co-MMA) the medium fiber diameter increases with the concentration, with low potentials and when adding dichlormethane as a solvent in the polymeric solution in dimethyilformamide that is electrospun, and it decreases when increasing the tip to collector distance using medium and high potential. For PMA it has not been obtained fibers, since the solvent does not evaporate completely. After choosing the optimal electrospinning conditions, thicker membranes have been produced of all the polymers studied with this conditions to assay and determine their tensile mechanical behaviour. It has been observed that PMMA is a rigid and fragile material. However, PMA has good elastic properties. This conclusion is achieve from calculating Young’s modulus. PMMA has the highest Young’s modulus, and this can be explained with the difference between the glass transition temperatures of both materials. The copolymer has intermediate elastic properties, as it was expected.