Gelificadores orgánicos de bajo peso molecular
Los gelificantes orgánicos de baja masa molecular ( LMOG ) son la subunidad monomérica que forma redes fibrilares autoensambladas (SAFIN) que atrapan el solvente entre las hebras. [1] Los SAFIN surgen de la formación de fuertes interacciones no covalentes entre subunidades monoméricas de LMOG. A medida que se forman los SAFIN, las fibras largas se entrelazan y atrapan moléculas de disolvente. Una vez que las moléculas de disolvente quedan atrapadas dentro de la red, quedan inmovilizadas por los efectos de la tensión superficial . La estabilidad de un gel depende del equilibrio entre la red ensamblada y los gelificadores disueltos. Una característica de un LMOG, que demuestra su estabilidad, es su capacidad para contener un solvente orgánico en el punto de ebullición .de ese solvente debido a las extensas interacciones solvente-fibrilar. [2] Los geles se autoensamblan a través de interacciones no covalentes , como el apilamiento π , los enlaces de hidrógeno o las interacciones de Van der Waals para formar redes 3D que llenan el volumen. El autoensamblaje es clave para la formación de gel y depende de la formación de enlaces reversibles. La propensión de una molécula de bajo peso molecular a formar LMOG se clasifica por su concentración mínima de gelificación (MGC). El MGC es la concentración de gelificador más baja posible necesaria para formar un gel estable. Se desea un MGC más bajo para minimizar la cantidad de material gelificante necesario para formar geles. Los súper gelificadores tienen un MGC de menos del 1% en peso.
Los LMOG se informaron por primera vez en la década de 1930, pero los avances en el campo fueron, en la mayoría de los casos, descubrimientos fortuitos; ya que existía poca comprensión teórica de la formación de gel. Durante este tiempo, los LMOG encontraron aplicaciones en lubricantes espesantes, tintas de impresión y napalm. [3] El interés en el campo disminuyó durante varias décadas hasta mediados de la década de 1990, cuando Hanabusa, Shinkai y Hamilton diseñaron numerosos LMOG que forman enlaces de hidrógeno de amida-carbonilo intermoleculares termorreversibles. [4] Los LMOG desarrollados por Hanabusa et. al eran adecuados para formar geles duros, incluidos geles con cloroformo, que habían sido resistentes a la gelificación antes de su descubrimiento. Estos nuevos LMOG fueron diseñados racionalmente [5]y representó la primera vez que los científicos pudieron descubrir nuevos LMOG basados en principios supramoleculares . A partir de estos primeros estudios y de la selección de numerosos compuestos, se determinó que para los geles termorreversibles basados en el enlace de hidrógeno amida-carbonilo, la estructura de aminoácidos, la enantiopureza , la relación hidrofílica - lipófila y el aumento de la sustitución de péptidos afectaba en gran medida la capacidad de gelificación de varios compuestos nuevos.
Los principios antes mencionados que se desarrollaron en la infancia de este campo han demostrado ser exitosos al permitir a los investigadores ajustar los LMOG para diferentes funciones. Hoy en día, los LMOG se han estudiado ampliamente por sus propiedades únicas. Esta nueva diversidad funcional ha dado lugar a una amplia gama de posibles aplicaciones para los LMOG en la agricultura, la administración de fármacos, la remediación de contaminantes/metales pesados, los dispositivos luminiscentes y la detección química.
La mayoría de los LMOG se pueden activar para que se formen mediante la manipulación de las propiedades de los sistemas, como el pH , el solvente , la exposición a la luz o mediante la introducción de reactivos oxidantes o reductores . [6] Los investigadores han propuesto un conjunto de pautas para la formación exitosa de geles [3]
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