Análisis Térmico de Polímeros y RMN

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Questions and Answers

¿Qué sustancia se utiliza comúnmente para realizar polímeros en disolución?

  • Agua destilada
  • Agua deuterada (correct)
  • Alcohol etílico
  • Ácido acético

¿Qué tipo de picos se observan en el análisis de RMN dependiendo de la cantidad de señales?

  • Simple y compuesta
  • Singlete y doblete (correct)
  • Doble y triple
  • Multiplete y singlete

¿Qué determina el análisis térmico en función de la temperatura?

  • El cambio en las propiedades de los materiales (correct)
  • La resistencia a la compresión
  • La cantidad de materia en un objeto
  • El color de los materiales

¿Qué núcleo es más común en 1H-RMN que permite interacciones con un campo magnético?

<p>Núcleos con número cuántico de spin distinto a 0 (D)</p> Signup and view all the answers

¿En qué campo NO se aplica el análisis térmico?

<p>Tecnología de la información (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes propiedades se puede determinar mediante análisis térmico?

<p>Punto de fusión (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué técnica de análisis térmico mide la variación de masa en función de la temperatura?

<p>Análisis termogravimétrico (TGA) (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el objetivo de usar una atmósfera controlada en el análisis térmico?

<p>Evitar la contaminación y reacciones no deseadas (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué propiedad NO se determina comúnmente con análisis térmico?

<p>Color (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre si se utiliza una atmósfera oxidativa durante el análisis?

<p>Puede aumentar la masa debido a reacciones de oxidación (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes no es una técnica de análisis térmico?

<p>Prueba de dureza Vickers (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aspecto de un material puede ser evaluado mediante el comportamiento de reticulación?

<p>Elasticidad y durabilidad (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se puede controlar al programar la temperatura en un análisis térmico?

<p>La variación en la masa de la muestra (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso ocurre cuando un polímero pierde masa debido a la ruptura de enlaces químicos?

<p>Descomposición (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes factores NO influye en la medida del TGA?

<p>El color de la muestra (C)</p> Signup and view all the answers

En el análisis TGA, el punto de inflexión de la curva ocurre aproximadamente en qué porcentaje de conversión?

<p>60% (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de reacción se puede inferir si la reacción ocurre estequiométricamente?

<p>Se puede calcular la masa molar de la molécula eliminada (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes es una forma de ganancia de masa en el TGA?

<p>Oxidación (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se debe evitar al elegir un crisol para el TGA?

<p>Que reaccione con la muestra (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el eje vertical en una curva TGA típica?

<p>Porcentaje de masa de la muestra (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de fenómeno se denomina cuando se pierde agua al aumentar la temperatura?

<p>Evaporación (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la característica principal de los biopolímeros utilizados en biomedicina mencionados en el contenido?

<p>Se comportan como líquidos en disolución y como sólidos en el organismo. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno se describe utilizando el ejemplo del silly putty?

<p>La deformación depende de la rapidez con que se ejerce la presión. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué mide la viscosidad de un material?

<p>La resistencia a fluir de un material. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es la deformación según el contenido?

<p>Es el efecto de la fuerza sobre partículas adyacentes. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con un material viscoelástico al llegar al límite de su capacidad para soportar una fuerza?

<p>Experimenta un brusco descenso en la gráfica de esfuerzo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es el módulo de pérdida (G'') en el contexto de los materiales viscoelásticos?

<p>Mide la energía disipada en el material durante el flujo. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es fundamental trabajar en la zona lineal (LVR) para los geles?

<p>Porque asegura que el material no cambie de estado. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones se considera correcta sobre la reología?

<p>Analiza el comportamiento de materiales tanto líquidos como sólidos. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las propiedades de la alúmina que la hace ideal para aplicaciones en aislamiento térmico?

<p>Resistencia a la corrosión (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de aerogel es considerado más ecológico y adecuado para aplicaciones médicas?

<p>Biopolímeros (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué paso es crucial en el procesado de aerogeles para evitar la colapsación de la estructura durante el secado?

<p>Formación del alcogel (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso permite la transformación del hidrogel en alcogel?

<p>Intercambio de agua con un disolvente orgánico (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué material combina propiedades orgánicas e inorgánicas para aplicaciones versátiles?

<p>Aerogeles híbridos (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe el proceso de gelificación en la producción de aerogeles?

<p>Formación de una red tridimensional de gel (A)</p> Signup and view all the answers

Durante el secado supercrítico, ¿qué se eleva para convertir el disolvente en su estado supercrítico?

<p>La presión y la temperatura (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de aplicaciones utilizan los aerogeles derivados de resorcinol-formaldehído?

<p>Energía y almacenamiento (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del módulo de Young en el tejido renal?

<p>Mantener la estructura para filtración y reabsorción (A)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante la elasticidad en el tejido pulmonar?

<p>Facilita el intercambio gaseoso durante la respiración (B)</p> Signup and view all the answers

El cartílago articular es caracterizado por tener un módulo de Young que...

<p>Es bajo, facilitando el movimiento y absorción de impactos (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función de los hidrogeles biodegradables en el tratamiento de tejidos?

<p>Liberar fármacos de manera controlada durante su degradación (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal característica del módulo de Young en el tejido óseo?

<p>Proporciona rigidez y resistencia (C)</p> Signup and view all the answers

Las células de la piel, como los queratinocitos y fibroblastos, están diseñadas para...

<p>Soportar tensiones y deformaciones (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso se ve favorecido por un hidrogel que promueve la formación de tejido?

<p>Regeneración de tejidos funcionales (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aspecto permite al tejido renal adaptarse a cambios de volumen y presión?

<p>Su módulo de Young moderado (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

RMN de 1H

Técnica espectroscópica que utiliza un campo magnético para estudiar la estructura de moléculas orgánicas, incluyendo polímeros.

Espectro RMN de polímero

Muestra las señales o picos (singlete, doblete) de los protones en un polímero, revelando información sobre su estructura.

Análisis térmico

Técnica que estudia cómo cambia la estructura de un material con la temperatura.

Agua deuterada (D2O)

Agua donde el hidrógeno es reemplazado por deuterio, un isótopo del hidrógeno, utilizada en experimentos de RMN.

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Singlete vs Doblete (RMN)

Tipos de picos en un espectro de RMN. Singlete: pico único, Doblete: pico doble.

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Punto de Fusión

La temperatura a la que un sólido se convierte en líquido.

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Temperatura de Transición Vítrea

La temperatura a la que un material amorfo pasa de un estado rígido a un estado más flexible.

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Análisis Termogravimétrico (TGA)

Técnica que mide la pérdida o ganancia de masa de una muestra al calentarla.

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Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)

Técnica que mide el flujo de calor hacia o desde una muestra al calentarla o enfriarla.

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Atmósfera Controlada (TGA)

Un ambiente específico (gas) utilizado en el TGA para controlar cómo la muestra reacciona con el entorno.

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Estabilidad Térmica

La capacidad de un material para resistir la descomposición o el cambio químico a altas temperaturas.

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Cinética de Descomposición

La velocidad a la que un material se degrada o se descompone en función de la temperatura.

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TGA

Técnica que mide el cambio de masa de una muestra en función de la temperatura o el tiempo. Se utiliza para estudiar la estabilidad térmica de materiales, como la descomposición o la evaporación de componentes.

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Curva TGA

Gráfico que muestra el porcentaje de masa de una muestra como función de la temperatura. Los cambios en la pendiente indican eventos como la pérdida de masa debido a la descomposición o evaporación.

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Pérdida de masa en TGA

Señal en la curva TGA que indica una disminución en la masa de la muestra, que puede ser causada por la descomposición, evaporación, reducción o desorción.

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Ganancia de masa en TGA

Señal en la curva TGA que indica un aumento en la masa de la muestra, que puede ser causada por la oxidación o adsorción.

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Factores que influyen en la medida del TGA

Las condiciones del análisis, la preparación de la muestra, el tipo de crisol utilizado y las variables del equipo pueden afectar los resultados del análisis TGA.

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Interpretación de las curvas TGA

El análisis de la curva TGA proporciona información sobre la estabilidad térmica de la muestra, como la temperatura de descomposición, la cantidad de masa perdida y la velocidad de la reacción

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Aplicaciones del TGA

El TGA se utiliza para determinar la estabilidad térmica de los materiales, la composición de mezclas, la cinética de reacción y para analizar el comportamiento de los polímeros.

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Viscoelástico

Un material que se comporta como un sólido y un líquido dependiendo del tiempo y la fuerza aplicada. Se deforma como un sólido pero también fluye como un líquido.

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Flujo

Movimiento relativo de las partículas en un gas o líquido cuando se aplica una fuerza o velocidad.

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Deformación

Efecto de la fuerza ejercida sobre las partículas adyacentes. Describe cómo se comporta un material antes de fluir.

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Módulo Elástico (G')

Mide la capacidad de un material viscoelástico para almacenar energía elástica al deformarse.

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Módulo de Pérdida (G'')

Mide la energía disipada como calor por un material viscoelástico al deformarse.

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Región Lineal Viscoelástica (LVR)

Zona en la que el comportamiento viscoelástico de un material es lineal, es decir, la deformación es proporcional a la fuerza aplicada.

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¿Por qué es importante trabajar en la LVR?

Porque en esta zona, el material mantiene su estado original (gel) y no cambia a otro estado de la materia.

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Velocidad de retorno a la forma original

Con qué rapidez un material viscoelástico recupera su forma original después de deformarse.

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Aerogeles

Materiales porosos de muy baja densidad con propiedades excepcionales, como aislamiento térmico, resistencia mecánica y absorción de sonido.

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Sílice

Un componente principal de los aerogeles que les proporciona alta estabilidad térmica y baja densidad.

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Alúmina

Otro componente común en los aerogeles que aporta resistencia a la corrosión y capacidad de aislamiento.

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Aerogeles RF

Aerogeles basados en la combinación de resorcinol y formaldehído, empleados en aplicaciones estructurales y de almacenamiento de energía.

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Biopolímeros

Polímeros de origen biológico que se utilizan para crear aerogeles biodegradables y biocompatibles.

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Aerogeles híbridos

Combinan materiales orgánicos e inorgánicos para obtener propiedades combinadas como flexibilidad y resistencia.

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Gelificación

Proceso inicial en la fabricación de aerogeles donde se forma una red tridimensional de gel a partir de una solución.

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Secado supercrítico

Método de secado de los aerogeles que evita la contracción o el colapso de la estructura porosa.

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Módulo de Young

Una medida de la rigidez de un material, que indica la resistencia a la deformación cuando se aplica una fuerza.

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Tej. renal: ¿Módulo de Young?

Moderado. Esto permite la filtración y reabsorción de sangre y líquidos en los riñones.

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Tej. pulmonar: ¿Módulo de Young?

Bajo. Esto permite la expansión y contracción de los pulmones durante la respiración.

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Tej. piel: ¿Módulo de Young?

Varía en diferentes capas, más flexible en la epidermis y más firme en el tejido conectivo.

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Cartílago: ¿Módulo de Young?

Bajo. Esto permite absorber impactos y facilitar el movimiento en las articulaciones.

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Hueso: ¿Módulo de Young?

Alto. Esto proporciona rigidez y resistencia a los huesos.

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Biodegradabilidad

La capacidad de un material de degradarse naturalmente en el cuerpo, evitando la acumulación de materiales extraños y permitiendo la regeneración del tejido.

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Hidrogeles: ¿Qué propiedades deben tener?

Deben facilitar la adhesión, proliferación y diferenciación celular para permitir la regeneración de tejidos funcionales.

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Study Notes

TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LOS BIOMATERIALES POLIMÉRICOS

  • Un biomaterial es un material que el organismo tolera cuando entra en contacto con él.
  • Puede ser de origen natural o sintético.
  • Se utilizan en aplicaciones biomédicas, como la administración de medicamentos, la ingeniería de tejidos y las prótesis.
  • Ejemplos de biomateriales: implantes dentales, prótesis de rodilla, prótesis de cadera y lentes de contacto.

1.1. La introducción de nuevos biomateriales

  • Permiten la disponibilidad de nuevos implantes, prótesis, herramientas e instrumentos quirúrgicos con características concretas de biocompatibilidad, propiedades mecánicas, facilidad de esterilización, alta porosidad y biodegradabilidad.

1.2. Características de los biomateriales

  • Biocompatibilidad
  • No tóxico
  • No carcinogénico
  • Químicamente estable
  • Buena resistencia mecánica, densidad y peso
  • Forma y tamaño adecuados
  • Barato, reproducible y fácil de fabricar

1.3. Funciones de los biomateriales: Aplicaciones

  • En administración de fármacos, el objetivo es controlar la liberación del fármaco (velocidad, modo, ubicación...).
  • En ingeniería de tejidos se busca proporcionar soporte y transporte para la adhesión y diferenciación celular para controlar el tamaño y la forma del tejido regenerado.

1.4. Requisitos para biomateriales en aplicaciones biomédicas

  • Requisitos mecánicos:
  • Flexibilidad, compresión y resistencia a tracción.
  • Elasticidad y resiliencia.
  • Dureza adecuada.
  • Resistencia a la abrasión.
  • Requisitos biológicos:
  • Biocompatibilidad
  • Estabilidad a condiciones de fluidos fisiológicos
  • Inercia inmunológica
  • No toxicidad
  • Tiempo y velocidad de degradación adecuados para la regeneración y reconstitución de tejidos/órganos.

1.5. Caracterización de los biomateriales

  • La caracterización depende de la aplicación. Se deben considerar:
  • Toxicidad
  • Biocompatibilidad
  • Interacción con células y proteínas (ex-vivo e in vivo)
  • Densidad y porosidad
  • Biodegradabilidad
  • Propiedades mecánicas
  • Corrosión
  • Fatiga

1.6. Limitaciones de los biomateriales

  • Son cuerpos extraños que pueden producir reacciones adversas e interferir procesos de curación, lo que puede conducir a su rechazo.
  • No se conoce totalmente las interacciones entre los biomateriales y el sistema inmunológico.

1.7. Desafíos

  • Diseño de materiales multifuncionales (degradabilidad, liberación controlada de medicamentos, sensibilidad a estímulos).
  • Superar barreras inmunitarias, inflamaciones y contaminaciones con endotoxinas.

2. TIPOS DE BIOMATERIALES Y SUS APLICACIONES (Repaso)

  • Metálicos: Ti, Au, Co-Cr, acero inoxidable, aleaciones

  • Cerámicos: Alúmina, CaP, apatitas

  • Polímeros: - Naturales: proteínas, polisacáridos - Sintéticos: silicona, nylon, poliestireno

  • Compuestos o composites: C-C, cementos reforzados con fibras.

  • Uso en prótesis de cadera y rodilla, implantes dentales, tornillos y fijaciones óseas, válvulas cardiacas, implantes de articulaciones, etc.

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