Retículos poliméricos polímero hiperramificados : síntesis, estudio de sus propiedades fisicoquímicas y potenciales aplicaciones

Abstract

En la actualidad, la ciencia de los materiales se encuentra en crecimiento permanente y enfrenta uno de los desafíos más importantes en su historia: Generar estructuras hechas a medida para cumplir funciones específicas. Para lograrlo, científicos recurren a materiales que imiten estructuras y propiedades presentes en la naturaleza. Surge así el diseño y desarrollo de las moléculas dendríticas, una familia de pequeños polímeros que se diseñaron y sintetizaron imitando estructuras Tipo arborescente presentes en la naturaleza como: células neuronales, copas y raíces de árboles, vasos sanguíneos, ríos, rayos, corales, etc. Estas moléculas con estructura Tipo arbórea presentan una gran densidad de grupos funcionales y cavidades internas, son buenas candidatas para el diseño de materiales realizados a medida. En este contexto, se ubica la presente Tesis Doctoral titulada: “Retículos Poliméricos Polímero hiperramificados: Síntesis, Estudio de sus Propiedades Fisicoquímicas y Potenciales Aplicaciones”. Este trabajo tiene como objetivo principal el diseño de nuevos materiales dendríticos en la micro y la macro escala, formados mediante un agente entrecruzante, un polímero hiperramificado y un polímero termosensible. Estudiando condiciones y metodologías sintéticas, a su vez que se realiza un estudio comparativo entre sistemas lineales y dendríticos. A lo largo de este trabajo doctoral, se estudiaron diferentes sistemas de materiales poliméricos. En una primera etapa se realizó la síntesis y caracterización de dos familias de hidrogeles con un poliéster polímero hiperramificado (HPE, por sus siglas en inglés) como entrecruzante mediante polimerización radicalaria. En una segunda etapa se propuso el diseño y la puesta a punto de una metodología nueva para obtener Nanogeles (NGs) dendríticos, con un poliglicerol hiperramificado (dPG) como entrecruzante. Este paso involucra la síntesis de NGs mediante fotopolimerización en un reactor de flujo continuo y la puesta a punto y optimización de dicha síntesis elaborando un Diseño de Experimentos (DoE). Finalmente, se realizó un estudio para evaluar si dichos NGs pudieran ser empelados como transportadores de fármacos con aplicaciones médicas. El desarrollo de esta Tesis de Doctorado fue posible gracias a la colaboración y al trabajo conjunto de investigadores de diversas áreas. Esta Tesis destaca la significancia de incorporar monómeros dendríticos en redes poliméricas y como se pueden construir materiales diseñados a medida.

Currently, the field of materials science is experiencing continuous growth and faces of the most significant challenges in its history: generating tailor-made structures to fulfill specific functions. To achieve this, scientists turn to materials that mimic structures and properties found in nature. Thus, the design and development of dendritic molecules emerge, a family of small polymers designed and synthesized by imitating tree-like structures presents in nature, such as neuronal cells, tree cups and roots, blood vessels, rivers, lightning, corals, etc. These tree-like structured molecules exhibit a high density of functional groups and internal cavities, making them promising candidates for the design of custom-made materials. In this context, this doctoral thesis is titled: “Hyperbranched polymeric networks: Synthesis, study of their physicochemical properties, and potential applications.” The primary objective of this work is to design new dendritic materials on both micro and macro scales, formed using a hyperbranched cross-linking agent and a thermosensitive polymer. Synthetic conditions and methodologies are studied, accompanied by a comparative analysis between linear and dendritic systems. Throughout this doctoral work, different material systems were investigated. In the initial stage, the synthesis and characterization of two families of hydrogels using a hyperbranched polyester as a cross-linker through radical polymerization were performed. In the subsequent stage, a new methodology was proposed for the design and development of dendritic nanogels (NGs) using a hyperbranched polyglycerol (dPG) as a cross-linker. This step involves the synthesis of NGs through photopolymerization in a continuous flow reactor, along with the development and optimization of this synthesis using Design of Experiments (DoE). Finally, a study was conducted to assess whether these NGs could be utilized as drug carriers with medical applications. The development of this doctoral thesis was made possible through the collaboration and joint efforts of researchers from various fields. This thesis underscores the significance of incorporating dendritic monomers into polymeric networks and how tailor-made materials can be constructed as a result.