El documento resume la extracción, purificación y modificación química del alginato extraído de algas marinas. Se extrajo alginato de tres especies de algas y se purificó usando butanol. Luego se oxidó el alginato con periodato de sodio para introducir grupos aldehído, lo que se confirmó con titulación potenciométrica y RMN de carbono-13. Adicionalmente, se modificó el alginato con cisteína para introducir grupos tiol, aunque la formación de enlaces imina no p

1. Lic. Ronny Genaro, Huamani Palomino
Grupo de Biomateriales y Polímeros
1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
DERIVADOS DE POLISACARIDOS Y SUS
APLICACIONES

2. 2
Quitina/Quitosano
Celulosa
Carragenano
β-1,4- D-glucopiranosa

3. 3
Pectina

4. Figura.1 Estructura química del alginato.
ALGINATO
COMPOSICIÓN QUÍMICA:
• Linealidad
• Epimeros.
• Grupos Gulurónicos y Manurónicos
4
HETEROPOLIMÉRICO
HOMOPOLIMANURÓNICO
HOMOPOLIGULURÓNICO

5. 5

6. 6

7. 7

8. Figura.2 Secuencia de la disminución de la afinidad con iones.
Figura.3 Posibles puntos de unión del alginato.
Figura.4 Degradación del alginato (Hidrólisis ácida).
8
PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DELALGINATO

9. MODIFICACIONES QUÍMICAS DELALGINATO
• Modificación de los grupos hidroxilos.
- Oxidación.
- Sulfonación.
- Copolimerización.
• Modificación de los carboxilatos.
- Esterificación.
- Amidación.
Figura.5 Oxidación del alginato.
9
Figura.6 Aminación reductora.
NaBH4

10. Figura.7 Esterificación del alginato.
Figura.13 Carbodiimidas, sales de uronio y fosfonio.
Figura.11 DCC, DIC y EDC respectivamente.
Figura.12 HOSu, HOBt, HOAt y HOOBt respectivamente.
MODIFICACIONES QUÍMICAS:
Figura.9 Modificación del alginato con ClSO3H.
Figura.8 Copolimerización del alginato.
Figura.10 Aminación del alginato.
10

11. 11
Figura.14 Reacción de tiol y monómeros –eno- . Producto
de la adición anti-markovnikov (Tiol-eno)
ADICIÓN DE MICHAEL / SÍNTESIS DE TIOL - ENO
Figura.16 Reacciones involucradas en la reacción tiol - eno
Figura.15 Mecanismo sin Homopolimerización.
BENZOFENONA
Derivados (365 nm) /
5mW/cm2

12. 12
Figura.17 Polimerización dle metacrilato/ tiol – eno
con un Fotoiniciador (2,2-dimethoxy-2-
phenylacetophenone), un derivado TPO (bis-acyl
phosphine oxide), y una camphorquinone/amine
combination.
Figura.18 Grupos funcionales Eno en compuestos
Figura.19 Compuestos Tiolados
REACTIVIDAD
Norbornene > vinyl ether > propenyl > alkene>vinyl Ester >
n-viny amide>allyl ether > allyltriazine > allylisocyanurate >
acrylate > unsaturated ester > maleimide > acrylonitrile >
methacrylate > styrene >conjugated dienes.
AIBN (Azobisisobutyronitrile)

13. Figura.21 Mecanismo de acoplamiento y
formación de puentes disulfuro.
Cisteamina - Cisteína
13
Cisteamina
Cisteína
Figura.20 Reacción de iodo con tioles (oxidación).

14. Modificación química del alginato
14

15. Alginato
AlgO+ Impurezas
NaIO4 (ac)
• Reacción a oscuras.
Etilenglicol
DIALISIS
• LIOFILIZACIÓN
AlgO (puro)
Alginato modificado (AlgS)
IV. PARTE EXPERIMENTAL: SÍNTESIS
Modificación química del
alginato (AlgS)
15
Tampón PBS 7
A. Modificante
NaBH4
DIALISIS
• LIOFILIZACIÓN

16. CARACTERIZACIÓN
1. Caracterización del alginato.
– Determinación del Peso Molecular (Viscosimetría).
– IR-TF; 13C RMN en estado sólido; UV
2. Alginato de sodio modificado químicamente.
2.1. Alginato de sodio oxidado.
– % de Oxidación (Títulación Potenciométrica y UV).
– 13C RMN en estado sólido.
2.2. Alginato de sodio modificado con cisteína.
– Evaluación de presencia de Iminas y % Tioles (UV)
– 13C RMN en estado sólido.
16

17. V. RESULTADOS Y DISCUSIONES
17

18. EXTRACCIÓN DE ALGINATO
18
Figura.1 (a) Alga de partida. (b) Tratamiento con
CaCO3. (c) Ácido algínico.
Figura.2 Alginato extraído, (a) Himantothalus,
(b) Eisenia y (c) Desmarestia
Gráfico.1. IR-TF del alginato
extraído de las algas Himantothalus,
Eisenia y Desmarestia.

19. 19
FRACCIONAMIENTO (F1, F2 y F3)
Gráfico.2. IR-
TF de F1, F2 y
F3
.
Gráfico.3. IR-TF de F1, F2
y F3 (1200 – 750cm-1)
Gráfico.4. 2da derivada de IR-TF
de F1, F2 y F3

20. PURIFICACIÓN DELALGINATO
ANÁLISIS UV
19
Gráfico.5. Espectro UV de la purificación del alginato al 1% antes y después del
tratamiento con butanol. En (a) tenemos la 1era derivada del espectro.

21. 20
Gráfico.7. Espectro UV –Visible de
butanol luego de la purificación y su
blanco.
PURIFICACIÓN DELALGINATO y FTIR
Gráfico.6. Comparación de los espectros IR-
TF del Alg C. (Alginato comercial), Alg C.P.
(Alginato comercial purificado), Alg
Desmarestia y Alg Eisenia.
Grupo Funcional Vibración (cm-1) Característica
–OH 3247 Estiramiento
C–H 2931 Tensión
O–C–O 1600 Estiramiento
Asimétrico
–OH, O–C–O 1400 Deformación
Vibracional,
Tensión
C – C –H y O – C –
H
1296 Deformación
C–O 1130 Tensión
C–O y C–C
(Piranosa)
1088 Estiramiento
C–O 1020 Estiramiento
C – O (residuos) 947 Estiramiento

22. 13C Resonancia Magnetica Nuclear en Estado Sólido del Alginato de Partida
21
Gráfico.9. Análisis RMN 13C en estado
sólido del alginato de sodio.
Asignación de los
espectros RMN 13C
en estado sólido del
Gráfico.9.

23. Gráfico.10. Titulación Potenciométrica
Grado de Oxidación del Alginato = 60%
Titulación Potenciométrica (Oximación)
OXIDACIÓN DEL ALGINATO
25
Gráfico.11. Espectro UV-Visible para la
determinación del contenido de grupos aldehido.

24. 13C Resonancia Magnetica Nuclear en Estado Sólido del Alginato Oxidado
Gráfico.12. Análisis de RMN 13C en
estado sólido del AlgO
Desplazamiento Químico
(ppm)
Carbono
175.7 G6, M6
92.2
Posibles señales de
Hemiacetal: G2,G3 y M2,M3
(minimo)
73.5 M4,M5,M3,M2
65 G2
Figura.23. Alginato oxidado (AlgO)
seco.
27
Tabla.2. Desplazamientos de 13C RMN.
Kristiansen, K., Potthast, A. & Christensen, B. (2010). Periodate oxidation of polysaccharides for modification of
chemical and physical properties. Carbohydrate Research, 345(10), 1264-1271

25. 25
Figura.24. Reacción de la formación de iminas
Figura.26. Reacción de racemización de la cisteína
Figura.25. Reacción de maillard por etapas
MODIFICACIÓN QUÍMICA DEL ALGINATO CON CISTEÍNA (AlgS)

26. “ El enlace imina no fue directamente detectado por alguna de estas tecnicas
FTIR, 1H NMR y fluorescencia“
26

27. MODIFICACIÓN QUÍMICA DEL ALGINATO CON CISTEÍNA (AlgS)
UV-VISIBLE
26
Gráfico.13. Espectro de la reacción de aminación (presencia de
iminas)

28. Gráfico. 14. Espectro UV-Visible para la determinación del % de grupos
tioles
28
y = 0.01x – 0.0514 (usando los
patrones estándar de cisteína), El
contenido de moles presente en el
polímero fue de 0.1230 µmoles, lo
que equivale a decir que hay
aproximadamente 0.5% de tioles en
la red polimérica del alginato.
UV-VISIBLE

29. ALGINATO MODIFICADO CON CISTEÍNA (FTIR Y RMN 13C
en Estado Sólido) (PRIMEROS ENSAYOS)
28
Gráfico.11. Espectros FTIR comparación de las señales del
Alginato, AlgO y AlgS
R-NH-R
R –NH2
OH, -CH2-,
-CH-
-C-N-
«Piranosa»
Leal, D., Matsuhiro, B., Rossi, M., & Caruso, F. (2008). FT-IR spectra of alginic acid block fractions in three
species of brown seaweeds. Carbohydrate Research, 343(2), 308-316.

30. 30
Figura.27. Propuesta de modificación química
Grupo Funcional Vibración (cm-1)
R-NH2, R-NH-R 3438, 3360
-OH 3117
-C-H- ; -CH- 2988, 2900
-C-N- 1253
«Piranosa» 1058, 1082, 1072

31. Gráfico.12. Comparación de los espectros de alginato modificado (AlgS)
13C Resonancia Magnetica Nuclear en Estado Sólido del alginato modificado con
cisteína (AlgS1)
Desplazamiento de picos
29
HS-CH2-
Desplazamiento
químico (ppm)
Carbono
92.2 G2, G3, M2, M3
38.5 - 32.5 HS-CH2- (Cis)
T. Salomonsen et al. / Carbohydrate Polymers 72 (2008) 730–739

32. GRACIAS