domingo, 30 de diciembre de 2007

EL PROCESO "SOL-GEL"

El proceso sol-gel ha tenido un auge desde los años 80's a la fecha, para preparar óxidos inorgánicos de cualquier tipo y para diversas aplicaciones, empezando por vidrios ópticos. El método es muy atractivo porque los materiales se obtienen a baja temperatura y presión atmosférica. Todas sus propiedades estructurales, texturales, electrónicas y morfológicas pueden ser modificadas durante el paso de "sol" a "gel". La alta pureza y homogeneidad son atribuibles a su forma de preparación en sistemas multicomponentes.
En la última década, la química del proceso y los mecanismos físicos involucrados en las etapas de formación de los geles (hidrólisis y polimerización), ha sido estudiada con intensidad para lograr avances tecnológicos que ponen a la vanguardia este método, en el mundo de la NANOTECNOLOGÍA. Principalmente ha sido usado para obtener nuevas composiciones de vidrios y cristales, sistemas cerámicos, fibras ópticas, películas delgadas y biomateriales para NANOMEDICINA entre muchos otros. Con esta tecnología es posible hacer ARQUITECTURA SUPRAMOLECULAR, ensamblando átomos y moléculas y así preparar cualquier compuesto NANOESTRUCTURADO: "SOBRE PEDIDO". Otra de las grandes ventajas es que se puede atrapar cualquier elemento o compuesto en la matriz inorgánica. Al introducir el compuesto deseado, el producto tendrá diferentes aplicaciones, es decir, los nanomaeriales obtenidos tienen cabida en el mundo de la LIBERACIÓN CONTROLADA o NANOMEDICINA CATALÍTICA.

HIDRÓLISIS
M(OR)n + n H2O ---- M(OH)n + n ROH
POLIMERIZACIÓN
M(OH)n ------ MOn/2 + n/2 H20

La Hidrólisis y la policondensación se pueden acelerar o frenar utilizando el catalizador ácido o base correspondiente. Para pH bajo las partículas se agregan para formar estructuras poliméricas, mientras que a pH alto las partículas aumentan de tamaño; este efecto se debe a la variación de la solubilidad con la curvatura de la superficie y con el pH. Dependiendo de la cantidad de agua presente, la reacción de hidrólisis puede completarse o detenerse cuando el metal del precursor alcóxido, M(OR)n está parcialmente hidrolizado. En el caso de que se utilicen dos o más alcóxidos con diferente metal para formar redes de óxidos mezclados, es necesario prehidrolizar al que reacciona más rápido y posteriormente agregar el siguiente. Después de la compleja operación de polimerización, formación del sol, y gelificación, se forma un gel microporoso de alta superficie específica constituído por partículas muy pequeñas (aprox. 2-10 nm) con una formula aproximada por: (MO)x(m'O)x'(OH)y(OR)z.
Diseñar tecnologías de liberación controlada es cada vez más importante y necesario en el área farmacéutica ya que los fármacos de liberación controlada presentan ventajas de dosificación con respecto a otras formas farmacéuticas, entre ellas se encuentran la disminución de los efectos letales secundarios, el tiempo de actividad prolongado, y el brindar protección a fármacos sensibles a ataques enzimáticos o degradación ácida debido al pH local, etc.
La nanoencapsulación en materiales inorgánicos biocompatibles es una tecnología de vanguardia para controlar la
liberación de la droga en el sitio de acción. En la actualidad el proceso de Sol-Gel ha emergido como una plataforma prometedora para la inmovilización, estabilización y el encapsulamiento de moléculas biológicas tales como enzimas, anticuerpos, microorganismos y una gran variedad de fármacos. Las matrices obtenidas por este método son químicamente inertes, hidrofílicas y de fácil síntesis, además de que poseen alta resistencia mecánica, estabilidad térmica en amplios rangos de temperatura y absorben de modo insignificante solventes orgánicos en comparación con otros polímetros orgánicos. Una ventaja adicional es que proporciona viabilidad a las moléculas encapsuladas ya que estas matrices actúan como reservorios de agua ayudando así a mantener la actividad biológica de las enzimas , anticuerpos y células, y en el caso de fármacos el nivel de hidratación necesario para la molécula. Por otro lado, estas matrices son resistentes al ataque microbiano y exhiben alta biocompatibilidad con el organismo, por lo que se prestan para su implante in situ en el tratamiento de distintas enfermedades. Los materiales, que alojan en su interior a los fármacos, han sido manipulados con la finalidad de lograr que estos sean liberados en el sitio especifico de acción.