Estudio de la erosión de geles asociativos mediante simulación molecular

Abstract

En este trabajo se ha tratado el estudio teórico y el análisis mediante dinámica molecular de la erosión de geles asociativos. Los geles asociativos, esencialmente, se pueden definir como macromoléculas formadas por cadenas de monómeros que tienen además grupos capaces de establecer enlaces reversibles (‘stickers’). Para el caso que se estudia (polímeros de forma estrellada y telequélicos), estos stickers se encuentran en los extremos de las cadenas, pudiendo encontrarse ‘libres’ o formando un enlace reversible, tanto con stickers de su misma molécula (‘self-bonds’) como con stickers de otra molécula diferente. Estos polímeros tienen, por tanto, la capacidad de establecer enlaces intermoleculares reversibles fuertes (aunque menos fuertes que los covalentes que hay entre los monómeros en las cadenas) como puentes de hidrógeno, enlaces de interacción electrostática o la coordinación ligando-metal, que les proporciona diversas propiedades interesantes tanto a nivel microscópico como a nivel macroscópico y por tanto características de alto interés tanto tecnológico, como biológico. A nivel macroscópico se pueden describir propiedades de estos materiales como la capacidad de ‘fluir’, con lo que, a la aparición de grietas en el seno del material, huecos o defectos, el material tenderá a invadir la zona ‘regenerándola’. De ahí que se designe a dicha propiedad, una de las más importantes, como: ‘auto-regeneración’. La ‘autoregeneración’ o ‘autorreparación’ es interesante pues el material recupera la resistencia mecánica que tenía inicialmente (antes de la aparición del defecto). Por un lado, la reversibilidad de los enlaces permitirá el desplazamiento de las moléculas en la matriz (carácter ‘fluido’), pero al tratarse de enlaces intermoleculares de alta energía, conferirán alta resistencia al material (proporcionando la apariencia de ‘rigidez’). En este caso se estudia la erosión del material, con lo que el estudio de propiedades de estos polímeros o geles supramoleculares se va a orientar al proceso de erosión. Este proceso supondrá la difusión de las moléculas que forman el gel hacia el exterior dado un gradiente de concentraciones en el espacio (que podrá variar o no a lo largo del tiempo), debida a la reacción de enlace y disociación de los stickers, la degradación de las moléculas al entrar en contacto con el agente exterior erosivo, entre otras características. Es por esto que el proceso es bastante complejo de caracterizar y teorizar, por ello, se acude a ciertas suposiciones y simplificaciones que permiten un estudio realizable, pero suficientemente preciso. Este modelo se podrá comparar con la evolución de un sistema simulado (mediante dinámica molecular), de modo que se podrá determinar el acercamiento y la ‘precisión’ del susodicho modelo a una situación más real.