La magia de los hidrogeles inteligentes

Resumen: 

El proyecto se ha diseñado con el objetivo de familiarizar a los/as estudiantes con nuevos materiales basados en polímeros capaces de responder a estímulos, fomentando el estudio del comportamiento de diferentes hidrogeles que resultan de interés en el campo de la farmacia y la biomedicina. Muchos de los avances en el desarrollo de biomateriales, productos sanitarios, medicamentos o biosensores son posibles gracias al desarrollo de nuevos sistemas poliméricos hidrofílicos, biodegradables que son capaces de modificar su conformación en función de las características biológicas, químicas o físico-químicas del medio. La elevada afinidad por el agua y la posibilidad de modular su estructura tridimensional mediante estímulos físicos o químicos, hace posible el diseño de sistemas con propiedades mecánicas y de liberación de fármacos u otras sustancias activas muy interesantes.

Este curso pretende dar a conocer los hidrogeles inteligentes a través de una combinación de fundamentos teóricos y sobre todo a partir de una serie de experimentos desarrollados en el laboratorio, basados en su elaboración y en el estudio de su capacidad de respuesta a estímulos externos como la temperatura, pH o presencia de iones.

El proyecto se ha estructurado en cinco jornadas, cuatro de ellas se desarrollarán en el laboratorio, para lo que se han seleccionado diferentes hidrogeles física y químicamente reticulados capaces de responder a estímulos diferentes. En la última jornada, se celebrará una reunión con todos/as los/as participantes de los proyectos del Campus Científico impartidos por la USC, en la que expondrán los resultados obtenidos.    
 

1ª Sesión: 

Objetivos:

  • Introducir a los/as estudiantes en el campo de los hidrogeles inteligentes y sintetizar un hidrogel sensible a la temperatura.

Actividades:

  • La sesión se comenzara con una charla y discusión sobre los Hidrogeles Inteligentes. Se expondrán los conceptos de polímero y de hidrogel. Estructura, composición. Diferencias entre geles físicamente reticulados y químicamente reticulados. Macrogeles, microgeles y nanogeles. Los hidrogeles en la naturaleza: función biológica. Hidrogeles sintéticos: aplicaciones biomédicas. Finalizada la charla comenzaremos las actividades de laboratorio mediante la síntesis de macrohidrogeles químicamente reticulados sensibles a temperatura. Para ello, se desarrollará  procedimiento de preparación de un hidrogel de poli(N-isopropilacrilamida) y de otro de ácido acrílico y se evaluará su respuesta a la temperatura.
  • Se presentarán los conceptos que se manejarán a lo largo del curso y de las propiedades peculiares de los hidrogeles, que los diferencian de los líquidos y de los sólidos, y se procederá a la exhibición práctica de hidrogeles típicos de origen natural y sintético.
  • Se obtendrán hidrogeles sensibles a la temperatura y se evaluara su respuesta a este estimulo.
2ª Sesión: 

Objetivos:

  • Se plantea la obtención de hidrogeles reticulados físicamente sensibles a la temperatura y el estudio de procesos de Gelificación in situ.

Actividades:

  • Se elaborarán hidrogeles termosensibles a partir de copolimeros tribloque de polioxoetileno-polioxipropileno y ciclodextrinas. Se muestran los aspectos prácticos de la preparación de sistemas de gelificación in situ por efecto de la temperatura y se intentarán exponer los aspectos físico-químicos implicados en la formación del hidrogel. Se estudiarán los cambios de consistencia y viscosidad que experimentan los hidrogeles en respuesta a cambios en la temperatura y a la formación de complejos macromoleculares entre copolímero y ciclodextrinas.
3ª Sesión: 

Objetivos:

  • Desarrollar hidrogeles sensibles a iones y emplearlos para la microencapsulación mediante gelificación iónica.

Actividades:

  • Se procederá a la elaboración de microcápsulas conteniendo zumo mediante el procedimiento de gelificación iónica basado en la utilización de polímeros naturales sensibles a la concentración de iones.
4ª Sesión: 

Objetivos:

  • Comprender el efecto del pH sobre las propiedades de un hidrogel físicamente reticulado constituido por microgeles acrílicos.

Actividades:

  • Se expondrán las bases teóricas en las que se sustentan los hidrogeles sensibles a cambios de pH que se continuara con una sesión práctica en la que elaboraran geles acrílicos físicamente reticulados sensibles a modificaciones del pH. Durante su elaboración y caracterización se discutirá su utilidad en la fabricación de hidrogeles cosméticos y farmacéuticos. 
5ª Sesión: 

La sesión 5 consistirá en la exposición de los trabajos realizados a todos/as los/as alumnos/as y profesores/as que participan en los Campus Científicos de la USC

Referencias recomendadas: 
  • Katime Trabanca, Daniel; Katime Trabanca, Oscar; Katime Amashta, Issa Antonio. Los materiales inteligentes de este milenio: Los hidrogeles macromoleculares. Síntesis, propiedades y aplicaciones. Universidad del País Vasco, 2004.
  • Alvarez-Lorenzo, C., Concheiro, A. Intelligent drug delivery systems: polymeric micelles and hydrogels. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry 8, 1065-1074, 2008.
  • Otero Espinar, F.J., Fenández Ferreiro, A., González Barcia M., Blanco Méndez, J., Luzardo Álvarez, A. Chapter 6. Stimuli sensitive ocular drug delivery systems. En Drug Targeting and Stimuli Sensitive Drug Delivery Systems 1st Edition. Elsevier. 211-270, 2018
Lugar donde se desarrollará el proyecto: 
Universidad de Santiago de Compostela
Facultad de Farmacia
Campus Vida
15782 Santiago de Compostela A Coruña
Campus: 
Departamento: 
Facultad de Farmacia/Departamento de Farmacología, Farmacia y Tecnología Farmacéutica
Provincia: