Poli(N-isopropilacrilamida)
La poli( N -isopropilacrilamida) (abreviada de diversas formas como PNIPA , PNIPAAm , NIPA , PNIPAA o PNIPAm ) es un polímero sensible a la temperatura que se sintetizó por primera vez en la década de 1950. [2] Puede sintetizarse a partir de N -isopropilacrilamida que está disponible comercialmente. Se sintetiza mediante polimerización por radicales libres y se funcionaliza fácilmente, lo que lo hace útil en una variedad de aplicaciones.
PNIPA se disuelve en agua, sin embargo, cuando estas soluciones se calientan por encima de su temperatura de punto de enturbiamiento , experimentan una transición de fase de temperatura de solución crítica inferior (LCST) reversible de un estado hidratado soluble a un estado deshidratado insoluble. Aunque se cree ampliamente que esta transición de fase ocurre a 32 °C (90 °F), [3] las temperaturas reales pueden diferir de 5 a 10 °C (o incluso más) dependiendo de la concentración de polímero, [3] la masa molar de cadenas de polímeros, dispersión de polímeros y restos terminales. [3] [4] Además, otras moléculas en la solución de polímero, como sales o proteínas, pueden alterar la temperatura del punto de enturbiamiento. [5] [6]
Dado que PNIPA expulsa su contenido líquido a una temperatura cercana a la del cuerpo humano , muchos investigadores han investigado los copolímeros de PNIPA para posibles aplicaciones en ingeniería de tejidos [7] [8] y administración controlada de fármacos . [9] [10] [11]
La síntesis de poli( N -isopropilacrilamida) comenzó con la síntesis del monómero de acrilamida por Sprecht en 1956. [12] En 1957, Shearer patentó la primera aplicación de lo que luego se identificaría como PNIPA para su uso como repelente de roedores. [13] Los primeros trabajos se despertaron por la curiosidad teórica de las propiedades materiales de PNIPA. El primer informe de PNIPA llegó en 1968, que aclaró el comportamiento térmico único en soluciones acuosas. [14] La década de 1980 marcó una explosión en el interés por los PNIPA con la realización de aplicaciones potenciales debido a su comportamiento térmico único en soluciones acuosas. [2]
PNIPA es uno de los hidrogeles termosensibles más estudiados. En solución diluida, sufre una transición de espiral a glóbulo . [15] PNIPA posee una solubilidad inversa al calentarse. Cambia la hidrofilicidad y la hidrofobicidad abruptamente en su LCST . [16] A temperaturas más bajas, PNIPA se ordena a sí mismo en solución para formar puentes de hidrógeno con las moléculas de agua ya dispuestas. Las moléculas de agua deben reorientarse alrededor de las regiones no polares de PNIPA, lo que resulta en una disminución de la entropía . A temperaturas más bajas, como la temperatura ambiente, el término de entalpía negativa ( ) deLos efectos del enlace de hidrógeno dominan la energía libre de Gibbs ,
haciendo que el PNIPA absorba agua y se disuelva en la solución. A temperaturas más altas, domina el término de entropía ( ), lo que hace que el PNIPA libere agua y se separe en fases, lo que se puede ver en la siguiente demostración.
