Determinación de la influencia de los parámetros en la técnica de electrospinning para la formación de nanofibras a partir de un biopolímero

Abstract

El electrospinning es una novedosa técnica que permite la producción de nanofibras utilizando distintos tipos de polímeros y biopolímeros como base para ser portadores de múltiples compuestos, tanto orgánicos como inorgánicos. La zeína es un biopolímero extraído del maíz, que ha probado tener buenos resultados en la obtención de nanofibras mediante electrospinning. Se preparó una solución viscosa de zeína en solvente etanol al que se le añadió un pigmento nativo capaz de cambiar de color a diferentes niveles de pH, para la producción de nanofibras mediante electrospinning. Se utilizó un diseño compuesto central (CCD) para conocer el efecto de los parámetros de electrospinning sobre diámetros promedio de las nanofibras y los datos se analizaron utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM) para obtener un modelo matemático de predicción. Se trabajó con tres variables del proceso, en tres niveles cada una: (i) velocidad de flujo: 0.10, 0.55 y 1.00 ml/h; (ii) voltaje aplicado: 23, 25.5 y 28 kV, y (iii) distancia entre la boquilla y el colector: 150, 175 y 200 mm. La morfología de las nanofibras se evaluó a través de las imágenes tomadas en el microscopio electrónico de barrido (SEM). Los resultados mostraron que el parámetro con un mayor efecto sobre el diámetro de las nanofibras es el voltaje. Al aumentar el voltaje durante el electrospinning, los diámetros medios de fibra aumentaron. El efecto de la distancia de hilado es dependiente de su interacción con los otros factores. La velocidad de flujo no presentó una influencia significativa en los diámetros. Utilizando los parámetros optimizados se produjo un prototipo de un biosensor de nanofibras de zeína y pigmento. El color de este biosensor es rojo pálido en pH neutros y cambia a un naranja suave en presencia de pH ácidos, y a rosa fuerte en pH alcalinos. El resultado del cambio colorimétrico visual esperado en el nanosensor debido al uso de un pigmento halocrómico nativo, demostró que las nanofibras tienen un amplio potencial de aplicaciones en el campo de la biotecnología