Aquest projecte es centra en la síntesi i aplicació d'hidrogels magnètics i catalítics fets de quitosà i
agarosa, incorporant nanopartícules de magnetita i/o diòxid de manganès per a dues aplicacions
biotecnològiques diferents: la descontaminació de l'aigua i l'alliberament controlat de fàrmacs. Els
hidrogels es van sintetitzar utilitzant un mètode de precipitació in situ amb l'objectiu d'aconseguir
una distribució homogènia de les nanopartícules i fent servir un procés simple, ràpid i no tòxic. Les
nanopartícules de magnetita es van obtenir utilitzant dos sals de ferro diferents (sals de sulfat de i
sals de clorur de ferro). A més de la quantitat de l'hidrogel, es va tenir en compte l'origen de la
magnetita per estudiar i comparar el comportament i les propietats dels diferents hidrogels
mitjançant diversos experiments i tècniques de caracterització. Els hidrogels de sulfat van mostrar
una major porositat, resultant en un major índex d’inflament que els hidrogels de clorur, però van ser
més restrictius durant la síntesi per mantenir propietats mecàniques suficients.
Els experiments de descontaminació de l'aigua es van dur a terme utilitzant rifampicina com a fàrmac
model per a la degradació. La combinació de nanopartícules de magnetita i diòxid de manganès va
demostrar un efecte catalític sinèrgic en la reacció de Fenton tant per als hidrogels de clorur com per
als de sulfat, és a dir, l'efecte augmentava a mesura que augmentava la quantitat de nanopartícules.
També es va avaluar la influència d'un camp magnètic, on la taxa de degradació del fàrmac canviava
estirant o compactant l'estructura de l'hidrogel, creant una superfície activa més gran o més petita.
Pel que fa als experiments d'alliberament controlat de fàrmac, es va utilitzar la vancomicina com a
fàrmac model, i es van estudiar diferents mètodes per a la incorporació i alliberament d'aquest
producte de l'hidrogel.
Este proyecto se centra en la síntesis y aplicación de hidrogeles magnéticos y catalíticos hechos de
quitosano y agarosa, incorporando nanopartículas de magnetita y/o dióxido de manganeso para dos
aplicaciones biotecnológicas: la descontaminación de agua y la liberación controlada de fármacos.
Los hidrogeles se sintetizaron utilizando un método de precipitación in situ con el objetivo de lograr
una distribución homogénea de las nanopartículas y utilizando un proceso simple, rápido y no tóxico.
Las nanopartículas de magnetita se obtuvieron utilizando dos sales de hierro diferentes (sales de
sulfato y sales de cloruro de hierro). Además de la cantidad de hidrogel, se tuvo en cuenta el origen
de la magnetita para estudiar y comparar el comportamiento y las propiedades de los diferentes
hidrogeles mediante diversos experimentos y técnicas de caracterización. Los hidrogeles de sulfato
mostraron una mayor porosidad, lo que resultó en un mayor índice de hinchamiento que los
hidrogeles de cloruro, pero fueron más restrictivos durante la síntesis para mantener propiedades
mecánicas suficientes.
Los experimentos de descontaminación del agua se llevaron a cabo utilizando rifampicina como
fármaco modelo para la degradación. La combinación de nanopartículas de magnetita y dióxido de
manganeso demostró un efecto catalítico sinérgico en la reacción de Fenton tanto para los hidrogeles
de cloruro como para los de sulfato, es decir, el efecto aumentaba a medida que aumentaba la
cantidad de nanopartículas. También se evaluó la influencia de un campo magnético, donde la tasa
de degradación del fármaco cambiaba estirando o compactando la estructura del hidrogel, creando
una superficie activa más grande o pequeña.
En cuanto a los experimentos de liberación controlada de fármacos, se utilizó la vancomicina como
fármaco modelo, y se estudiaron diferentes métodos para la incorporación y liberación de este
producto del hidrogel.
This project focuses on the synthesis and application of magnetic and catalytic hydrogels made from
chitosan and agarose, incorporating magnetite and/or manganese dioxide nanoparticles for two
different biotechnological applications: water decontamination and controlled drug delivery. The
hydrogels were synthesized using an in situ precipitation method aimed at achieving a homogeneous
distribution of nanoparticles and enabling a simple, rapid and non-toxic process. Magnetite
nanoparticles were obtained using two different iron salts (sulfate iron salts and chloride iron salts).
In addition to the quantity in the hydrogel, the origin of the magnetite was considered to study and
compare the behavior and properties of the different hydrogels through various experiments and
characterization techniques. Sulfate hydrogels showed a higher porosity, resulting in a higher swelling
ratio than chloride hydrogels, but were more constraining during the synthesis in order to maintain
sufficient mechanical properties.
Water decontamination experiments were conducted using rifampicin as model drug for
degradation. The combination of magnetite and manganese dioxide nanoparticles demonstrated a
synergistic catalytic effect in Fenton-like reaction for both chloride and sulfate hydrogels, with the
effect increasing as the quantity of nanoparticles increased. The influence of a magnetic field was also
evaluated; it can modify the degradation rate by stretching or compacting the hydrogel structure,
creating a larger or smaller active surface.
Regarding controlled drug delivery experiments, vancomycin was used a model drug, and different
methods were studied for the incorporation and release of this product from the hydrogel.
ETU.UNIV-LORRAINE.FR
