Ordenamiento molecular dependiente del origen en la gelatina y su impacto en las nanofibras electrospuestas

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los biomateriales
• Química de los polímeros
• Ingeniería de materiales

Sus antecedentes:

• La gelatina, un biopolímero derivado del colágeno, se explora ampliamente para aplicaciones biomédicas debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad.
• El electrospinado es una técnica versátil para fabricar estructuras nanofibrosas con altas proporciones de área superficial a volumen.
• El control de las características moleculares de la gelatina es crucial para adaptar las propiedades de las nanofibras electrospuestas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la fuente de gelatina (bovina, porcina, pescada) y la concentración en la morfología, la cristalinidad, las propiedades mecánicas, el comportamiento térmico y la solubilidad de las nanofibras electrospuestas.
• Establecer los parámetros óptimos de procesamiento para la producción de nanofibras de gelatina homogéneas.
• Para correlacionar las características moleculares de la gelatina con las propiedades resultantes de la nanofibra.

Principales métodos:

• Fabricación sistemática de esteras de nanofibras electrospuestas de gelatina de bovino, porcino y pescado en concentraciones de 15, 20, 25 y 30% en peso.
• Caracterización de las propiedades de la solución, incluida la viscosidad, la tensión superficial y la conductividad eléctrica.
• Análisis de la morfología de las nanofibras mediante microscopía electrónica de barrido (SEM).
• Evaluación de la cristalinidad por difracción de rayos X (XRD).
• Evaluación de las propiedades mecánicas mediante ensayos de tracción.
• Análisis térmico mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC) y análisis mecánico dinámico (DMA).
• Pruebas de solubilidad en entornos acuosos.

Principales resultados:

• Se identificaron rangos óptimos para la viscosidad, la tensión superficial y la conductividad eléctrica para la formación exitosa de fibras.
• La gelatina bovina y porcina (mayor peso molecular) produjo nanofibras más gruesas y menos uniformes, mientras que la gelatina de pescado (menor peso molecular) produjo fibras más delgadas y más uniformes.
• El XRD reveló patrones de cristalinidad distintos dependientes del tipo y la concentración de gelatina, con picos específicos observados para la gelatina bovina.
• Las pruebas mecánicas mostraron una resistencia a la tracción superior para la gelatina bovina, propiedades equilibradas para la gelatina porcina y una alta elasticidad para la gelatina de pescado.
• El análisis térmico indicó un comportamiento viscoelástico dependiente de la concentración y amortiguación.
• La solubilidad varió significativamente, con la gelatina de pescado disolviéndose rápidamente y la gelatina de bovino mostrando una excelente retención estructural.

Conclusiones:

• Las características moleculares de la gelatina, incluido el peso molecular y la composición de aminoácidos, influyen significativamente en el proceso de electrospinning y las propiedades resultantes de la nanofibra.
• La adaptación de la fuente y la concentración de gelatina permite un control preciso de la morfología de la nanofibra, la resistencia mecánica, la estabilidad térmica y la solubilidad.
• Estos hallazgos destacan el potencial para diseñar nanofibras de gelatina personalizadas para aplicaciones biomédicas específicas, como andamios de ingeniería de tejidos o sistemas de administración de medicamentos.