1. “Hidrogeles biopoliméricos
aplicados en agricultura”
Departamento de Física y Matemáticas
Universidad Iberoamericana
Laboratorio de Nanociencia y Nanotecnología
Dr. Rodolfo Estrada
Asesor del Doctorado en Ciencias de la Ingeniería

2. Hidrogeles
Los materiales denominados como hidrogeles son polímeros hidroabsorbentes que
tienen la capacidad de absorber y ceder grandes cantidades de agua y otras
disoluciones acuosas sin disolverse. Dicho proceso ocurre a distintas velocidades de
acuerdo al grado de polimerización del monómero constituyente.
Se preparan calentado una disolución de agua con grenetina a 60 C durante 10
minutos. La grenetina en estado sólido se transforma primero a un estado de progel
debido a la desnaturalización de la proteína. El progel es un líquido viscoso en el que
ya ha tenido lugar cierto grado de polimerización. En esta etapa la proteína se
despliega y se expone un número crítico de grupos funcionales (como grupos
hidrófobos y grupos formadores de puentes de hidrogeno) de forma que permita el
inicio de la segunda etapa que es la constitución de la red tridimensional del gel. En
este momento, se incorpora lentamente el ácido poliacrílico y se agita de manera
regular la solución resultante para favorecer la interacción entre los compuestos.
Posteriormente se enfría a temperatura ambiente para facilitar la formación de
enlaces estables entre los grupos funcionales expuestos de las diversas moléculas; esto
es lo que constituye la “gelificación”.

3. % en peso mL ácido
Muestra
grenetina (APA)
En los hidrogeles se empleó 2_4 2 4
ácido poliacrílico (APA) de
distintos pesos moleculares 4_6 4 6
(15000 y 30000 g/mol) y
grenetina comestible a 6_8 6 8
diferentes concentraciones.
La síntesis se realizó 8_10 8 10
mediante entrecruzamiento
de la grenetina con el ácido 10_12 10 12
poliacrílico en disolución
acuosa. 12_14 12 14
15_17 15 17
17_20 17 20

4. Imágenes de hidrogel

8. Hidrogeles de grenetina y APA
Prueba de retención de agua
3
2.5
2
Peso (g)
1.5
1
0.5
0
10_12 12_14 15_17 17_20
Muestras
Muestra Seca Después de sumergirla en agua

9. Grenetina + APA 30 000
3.5
3
2.5 10_12
Peso (g)
2 12_14
1.5 15_17
1 17_20
0.5
0
0 1 2 3 4 5
Tiem po de secado (hr)

10. Grenetina + APA 15 000
3.5
3
10_12
2.5
Peso (g)
2 12_14
1.5 15_17
1 17_20
0.5
0
0 1 2 3 4 5
Tiem po de secado (hr)

11. Hidrogeles con nanotubos de carbono
Para los hidrogeles de nanotubos se utilizaron dos diferentes tipos de nanotubos:
MWCNT's (Nitrogen-doped multiwalled carbon nanotubes) y CNXNT's (Nitrogenh-
doped carbon nanotubes) a una concentración de 0.5 y de 0.25 por ciento en peso de
nanotubos. Para realizar la dispersión de los nanotubos dentro del hidrogel se empleó
un baño ultrasónico durante media hora.

12. Imágenes del hidrogel

14. Hidrogeles de grenetina APA y nanotubos
Prueba de retención de agua nanotubos
1.4
1.2
1
Peso (g)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
MW(0.25%)15_17 MW(0.5%)15_17 CN(0.25%)15_17 CN(0.25%)12_14
Muestras
Muestra Seca Después de sumergirla en agua

15. Grenetina + APA 15000 + MWCNT's (0.25%)
1
2
0.8 y = 0.0205x - 0.2327x + 0.8018
2
R = 0.9981
Peso (g)
0.6
0.4
0.2
0
0 1 2 3 4 5
Tiempo de secado (hr)

16. Conclusiones
Los resultados obtenidos para los hidrogeles de grenetina-APA sugieren que para
dichos hidrogeles la retención de agua se da básicamente por un fenómeno de
difusión superficial, la liberación de esta última se da de manera proporcional a la
exposición térmica.
Los resultados obtenidos para los hidrogeles modificados con nanotubos indican
que el fenómeno de retención de agua se puede dar tanto por difusión superficial
como por formación de cavidades porosas en el hidrogel. Para dichos hidrogeles la
formación de porosidades depende de la concentración de nanotubos presentes en
la muestra. También se observa que la capacidad de almacenaje de agua aumenta a
una tasa de retención del triple de su peso en agua, lo cual es muy significativo, y
que la velocidad de pérdida de agua no es de manera lineal comparada con los
hidrogeles que no contienen nanotubos.