Modelamiento del hinchamiento y difusión de solutos en hidrogeles

Resumen

Las matrices poliméricas hinchadas con agua o hidrogeles son sistemas que incrementan su volumen hasta alcanzar el equilibrio fisicoquímico, en respuesta a diferentes tipos de estímulos como la luz, fuerza iónica, temperatura, pH, campo eléctrico o concentración de disolvente. Este comportamiento característico sumado a su biocompatibilidad, biodegrabilidad, naturaleza inerte, propiedades mecánicas, resistencia química y térmica, permiten que sean utilizados en diversas aplicaciones científicas e industriales. De particular importancia es su utilización para la liberación controlada de medicamentos farmacéuticos y fertilizantes agrícolas.Este trabajo propone un modelo para describir la liberación de solutos desde hidrogeles, teniendo en cuenta la proporción de grupos hidrófilos, el grado de entrecruzamiento y las condiciones del medio circundante. La investigación consta de tres etapas: i) desarrollo de un modelo matemático acoplando teorías de equilibrio de fase y difusivas, ii) determinación experimental de la capacidad de hinchamiento, velocidades de absorción y liberación de agua y solutos en hidrogeles sintetizados, y iii) aplicación y ajuste del modelo mediante el desarrollo de un programa de computador. El modelo de equilibrio para el hinchamiento se basa en la propuesta de Flory-Huggins acoplada con la teoría de Flory-Rehner. El transporte de soluto se analiza a través de la ecuación de flujo difusivo en donde la concentración depende del tiempo de relajación y de la difusividad.