Green processes applied to nanoparticle technologysynthesis and formulation

Abstract

Esta tesis está enmarcada en el ámbito del Proyecto SHYMAN (Sustainable Hydrothermal Manufacturing of Nanomaterials). Este proyecto europeo está financiado por el séptimo programa marco para la investigación y el desarrollo tecnológico. Está formado por un consorcio de empresas y universidades europeas, entre ellas la Universidad de Valladolid, bajo la dirección de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido. En esta tesis se tratan algunos aspectos relacionados con el proyecto SHYMAN, en especial del paquete de trabajo de formulación, presentando alternativas a los temas tratados en el proyecto, que mantengan la premisa de procesos amigables con el medio ambiente, basados en los principios de la química y la ingeniería verde. En primer lugar, en el capítulo 1, se estudia una síntesis alternativa para la obtención de nanopartículas en vía acuosa, que también respeta los principios de la química verde, llamada biorreducción. Este proceso está basado en la capacidad reductora de ciertos compuestos presentes en el metabolismo de las plantas, las cuales obtienen nanopartículas metálicas en su interior, como parte de su ciclo vital. En este caso, la biorreducción se lleva a cabo con extracto de hollejos y semillas de uva, un residuo importante de la industria vinícola, siendo así revalorizado. A continuación se desarrollan dos procesos de formulación de nanopartículas basados en la tecnología de fluidos supercríticos, una de las grandes tecnologías verdes, desarrolladas en las últimas décadas. La formulación tiene como objetivos principales la protección y la mejora de las propiedades físico químicas del producto original. Pueden ser alteradas propiedades como la forma, el color, la densidad del lecho, la superficie, la reactividad, propiedades mecánicas, tamaño o incluso la higroscopicidad. Para el uso de las nanopartículas en aplicaciones biomédicas, para la producción de nuevos materiales, catálisis u otras aplicaciones, en la mayor parte de los casos, es necesario formularlas. En el capítulo 2, se utilizará la técnica PGSS® (Particles form Gas Saturated Solutions) en la cual el dióxido de carbono se disuelve en un material fundido, seguido por su descompresión a través de una boquilla, hecho que microniza el material. Así se obtiene en esta tesis partículas de lípido con nanopartículas de cobre en su interior, material con aplicaciones biomédicas. En los capítulos 3 y 4, se usará la técnica SAS (Supercritical Antisolvent process) en el interior de un lecho fluidizado para recubrir nanopartículas de óxido de titanio de polímero. En el capítulo 3 se realiza un estudio de la fluidización de nanopartículas con dióxido de carbono en estado supercrítico y en el 4 se desarrolla el proceso conjunto de recubrimiento, en el cual se bombea una disolución alcohólica de polímero sobre las partículas del lecho fluidizado, el alcohol se disuelve en el fluido supercrítico, precipitando el polímero sobre el material.