Development of a new method for the coating of elastomers with zwitterionic materials

Autor/a

Pérez Balaguer, Dario

Abstract

En aquesta tesi, es proposa un nou mètode per al recobriment d’elastòmers amb hidrogels polimèrics. Aquests hidrogels estan fets de materials zwitterionic. Els materials zwitterionic són materials formats per zwitterions, molècules que contenen tant grups funcionals amb càrrega positiva com grups funcionals amb càrrega negativa, però la càrrega elèctrica total dels quals és neutra. Aquest tipus de materials presenten propietats de contaminació ultra baixa, cosa que significa que eviten l’adsorció de proteïnes a la seva superfície. Per aquest motiu, són un material ideal per recobrir els elastòmers, polímers que s’utilitzen habitualment en el desenvolupament d’implants mèdics, ja que impedeixen l’activació del sistema de resposta immune. El principal problema darrere del recobriment dels elastòmers és que són extremadament durs de recobrir per diverses raons: el recobriment ha de ser flexible i elàstic i és extremadament difícil fixar-hi altres materials, ja que no tenen grups reactius en la seva estructura química i en la seva la superfície és molt llisa. Per tant, el material zwitterionic no es pot fixar directament a l’elastòmer. Per fer-ho possible, es desenvolupa una estratègia multicapa. En primer lloc, el substrat polidimetilsiloxà (PDMS) està recobert de polidopamina (pDA), que proporciona grups amina reactius. Aleshores, el dimetacrilat d’etilè glicol reticulant (EGDMA) s’uneix a la capa de polidopamina mitjançant una addició aza-Michael, basada en l’addició conjugada de nitrogen a èsters insaturats de α β. Finalment, el material zwitterionic sulfobetaine methacrylate (SBMA) s’uneix mentre es polimeritza a la capa EGDMA. Totes les capes han sofert un procés d’optimització per obtenir la màxima quantitat de material adherit a la superfície. A més, a l'adjunt de SBMA, també es va considerar afegir una certa quantitat d'EGDMA juntament amb SBMA. Fent això, es pot obtenir un hidrogel en lloc de les cadenes de recanvi empeltades i les propietats poden ser diferents. Un cop recobertes les mostres, s’analitzen les propietats del recobriment. Per a això, s’utilitzen diverses tècniques i instruments:

1. Espectroscòpia infraroja de transformada de Fourier (FTIR): per analitzar l'estructura química del recobriment.

2. Mesures de l'angle de contacte d'aigua (WCA): per mesurar les propietats de mullat de la superfície.

3. Microscòpia làser: per analitzar la rugositat i el gruix del substrat i les diferents capes conformes al recobriment.

4. Estirament: per verificar la flexibilitat i l'elasticitat del recobriment quan les mostres s'estiren fins a un 100%.

5. Proves d'adhesió: per mesurar l'estabilitat del recobriment.

Finalment, per demostrar la reproductibilitat del nostre mètode, s’ha aplicat a altres elastòmers i materials flexibles com NuSil, Ecoflex i Mold Max.

 

Director/a

Pena-Francesch, Abdon
Borrós i Gómez, Salvador

Estudis

IQS SE - Màster en Enginyeria Química

Data

2020-09-04