Desarrollo de materiales bioactivos con potencial aplicación odontológica mediante impregnación asistida por CO2 supercrítico

Abstract

En esta tesis se estudió el proceso de incorporación de eugenol en fibras de poliamida 6 (PA6) mediante la impregnación asistida por CO2 supercrítico para desarrollar un material con propiedades antimicrobianas con una potencial aplicación odontológica. Para este propósito, se construyó un equipo de alta presión en el que se llevaron a cabo múltiples ensayos de impregnación de eugenol y de sorción de CO2 en un hilo dental comercial de PA6 en distintas condiciones de presión y temperatura (40 – 60 °C y 8 – 12 MPa). Con el fin de encontrar las mejores condiciones del proceso de impregnación, se evaluó la influencia de diferentes variables operativas (presión, temperatura, tiempo de contacto y velocidad de despresurización) sobre la cantidad de eugenol impregnada en el material. Además, se estudiaron los principales fenómenos difusivos que ocurren en el proceso de impregnación del eugenol en condiciones supercríticas. Para ello, se hicieron ensayos de cinética de sorción del CO2 y del eugenol en PA6 a diferentes condiciones de presión y temperatura y se determinó el coeficiente de difusión aparente para ambas especies en este polímero. Por otra parte, se evaluaron las propiedades finales del material impregnado, analizando las propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas del material original, presurizado con CO2 e impregnado con eugenol. Adicionalmente se evaluó la actividad antimicrobiana del material impregnado frente a dos bacterias comunes (Escherichia coli y Staphylococcus aureus). Asimismo, se estudió la migración del compuesto activo impregnado en aire y en saliva artificial, obteniendo datos importantes para el potencial desarrollo de un producto comercial, como la estimación de la vida útil, el tipo de envase, y tipo de aplicación del producto. Finalmente, se hizo un diseño y dimensionamiento de un proceso industrial para la impregnación de eugenol en bobinas de fibras de PA6 en CO2 supercrítico, a partir de los datos de eficiencia de impregnación y parámetros difusivos del hilo impregnado con eugenol previamente obtenidos, realizando el diseño de la bobina, el equipo impregnador y los cálculos de sus principales requerimientos de masa y energía.