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Producción de biopelículas de polihidroxialcanoatos/nanofibras de celulosa modificada y estudio de sus propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de barrera

Resumen

En esta investigación se realizó una modificación superficial de celulosa bacteriana, inicialmente mediante oxidación vía TEMPO, seguida del acoplamiento de aminas primarias de cadena larga, con el objetivo de facilitar su compatibilización con polihidroxialcanoatos. El contenido de grupos carboxilo posterior a la oxidación fue de 1.53 mmol COOH/g celulosa y un potencial-ζ de -61 mV, que permitió la funcionalización de su superficie, reflejado en el aumento del ángulo de contacto al agua y la disminución de la energía libre superficial, típica de materiales hidrofóbicos. Adicionalmente, mediante espectroscopia FTIR, análisis elemental e imágenes SEM se demostró el respectivo acoplamiento de las aminas a la superficie de la celulosa bacteriana, lo cual llevó a un incremento en el índice de cristalinidad. La celulosa modificada adicionada a polihidroxialcanoatos, el espesor de la película y el solvente utilizado para su producción por solvent casting, influyeron sobre las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de barrera del material. La adición de nanofibras de celulosa amidada de 3 a 5% p/p en PHBComercial permitió un aumento de la resistencia a la tracción, especialmente al emplear dimetilformamida. Estas películas resultaron mayormente homogéneas respecto a las obtenidas con cloroformo, lo cual favoreció las propiedades de barrera a gases. Como resultado, la permeabilidad al vapor de agua disminuyo un 90.2%, en comparación con el PHBComercial sin aditivos, lo que se asocia al aumento de la compatibilidad celulosa:PHA y la creación de regiones altamente impermeables. Así mismo, el aditivo de celulosa aumentó el módulo de Young de las películas, reduciendo su flexibilidad. Por otra parte, las películas de PHB biosintetizado a partir del mucílago de cacao formadas por solvent casting, no exhibieron características físicas (uniformidad, estructura, resistencia) que permitieran su estudio mecánico o de barrera. Por tanto, se recomienda explorar otras opciones de formación de películas con este material, como la extrusión.