unidad 2_ geles

8/12/2019 Unidad 2_ Geles

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Unidad 2: Geles

Preparado por:ING. JUAN JOS GONZLEZ GUILLN

MATERIALES AVANZADOS

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2 GELES

OBJETIVO:Comprender la importancia de los geles en el

avance tecnolgico de los materiales y aplicaciones.

2.1 Utilizacin de geles en la sntesis de materiales

avanzados2.2 Vidrios preparados a partir de geles para aplicacin

en lentes

2.3 Geles de aplicacin dental

2.4 Geles de azarosa2.5 Otras aplicaciones

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GEL:Sistema coloidal donde la fase continua es slida y ladispersa es lquida. Los geles presentan una densidadsimilar a los lquidos, sin embargo su estructura seasemeja ms a la de un slido.

El ejemplo ms comn de gel es la gelatina comestible.

COLOIDAL:

Coloide o sistema coloidal es un sistema fisicoqumicoformado por dos o ms fases: una continua,normalmente fluida, y otra dispersa en forma departculas, por lo general slidas.

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Los Geles en cuyas macromolculas sondistribuidas a travs del lquido en una maneratal que no existen lmites aparentes entre ellas yel lquido son llamados geles monofsicos. Encasos donde la masa del gel consiste de flculosde pequeas partculas distintas, el gel esclasificado como un sistema de doble fase yfrecuentemente se le llama un magma o unaleche.

Los Geles y los magmas se considerandispersiones coloidales ya que cada unocontiene partculas de dimensin coloidal.

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GELIFICACIN:

El paso de sol a gel es progresiva y lenta y durante esta etapacontinua aumentando la viscosidad. Los geles estnconstituidos por entramados irregulares de partculascoloidales unidas entre si mediante fuerzas de Van der Waals.

HIDROGELES: Geles preparados a partir de slice coloidal.

ALCOGELES: Geles preparados a partir de alcxidos (aguay alcohol).

XEROGELES: Geles secos

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Hidrogeles

No existe una definicin precisa del trmino hidrogel, la descripcin msusual se refiere a ellos como materiales polimricos entrecruzados enforma de red tridimensional de origen natural o sinttico, que se hinchan

en contacto con el agua formando materiales blandos y elsticos, y queretienen una fraccin significativa de la misma en su estructura sindisolverse.

Aplicaciones de los hidrogeles

Lentes de contactoPara esta aplicacin se precisa que: la lente debe permitir la llegada de oxgeno a la crnea el fluido lacrimal debe formar una pelcula entre la crnea y la lente dicha lente debe resistir la fuerza del prpado para evitar posibles inestabilidadesvisuales.

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Prtesis en tejidosLas propiedades fsicas de los hidrogeles permiten su empleo en prtesis de tejidos

blandos. En implantes cerebrales, se han utilizado diferentes hidrogeles que actancomo sustrato para la cura y crecimiento de tejidos, as como en elencapsulamiento, transplante y liberacin de clulas y en la regeneracin de axones.

Prtesis de conductos humanosLos hidrogeles se han empleado tambin en prtesis de urter, conductos biliares y

esfago.Revestimiento de suturasLos hidrogeles no poseen las propiedades mecnicas adecuadas para emplearlosen suturas quirrgicas, sin embargo, su biocompatibilidad ha permitido su empleocomo revestimiento de las suturas. Los beneficios de este revestimiento semanifiestan en un mayor crecimiento de las clulas y en la eliminacin de algunosefectos nocivos que producen las suturas tradicionales.

CirugaLos hidrogeles se han empleado cuando se produce un desprendimiento deretina, ciruga de crnea y correccin de glaucomas.

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Proceso SOL-GEL

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Sol: Suspensin estable de partculas slidas coloidales en

un medio lquido (2-200 nm ; 103-109 tomos porpartcula)Disolvente: Agua, acuoso, alcoholMacromolculas (proteinas) coloides realesSubdivididos en partculas menores: Ej: Pequeas

partculas de Almina

Gel: Red (porosa) tridimensional formada porinterconexin de partculas slidas en un medio lquidoSu crecimiento lo limita el recipiente.Macromolculas (proteinas) coloides realesGel coloidalSubdivididos en partculas menoresGel polimricoDisolvente: Hidrogel/alcogel.Geles secos: Xerogel/aerogel

INTRODUCCIN: Sol/Gel

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A muchos de los diversos tipos de dispersiones coloidales

se les han dado nombres apropiados. Por ejemplo, solesun trmino general para designar una dispersin de unasustancia slida ya sea en medio dispersante lquido,slido o gaseoso.

Sn embargo, no muy a menudo ste es utilizado paradescribir el sistema de dispersin solido-liquido. Para serms descriptivos, debe emplearse un prefijo para indicarel medio de dispersin, tales como hidro- para agua(hidrosol) o alco- para alcohol (alcosol).

El trmino aerosol ha sido desarrollado similarmente paraindicar una dispersin de un slido o un lquido en unafase gaseosa.

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Terminologa Relacionada a los Geles

Se utiliza comunmente un nmero de trminos en ladiscusin de algunas de las caractersticas de los geles,incluyendo imbibicin (desplazamiento de un fluido porotro inmiscible), hinchamiento, sineresis, tixotropa yxero-gel.

Imbibicin es el recogimiento de cierta cantidad de unlquido sin un incremento medible en volumen.

Hinchamiento es el recogmiento de un lquido por medio

de un gel con un incremento en volumen. Solo aquellosliquidos que disuelven un gel pueden causarhinchamiento. El hinchamiento de los geles de proteinases influenciado por el pH y la presencia de electrlitos.

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La Sinresis es cuando la interaccin entre partculasde la fase dispersada se hace tan grande que sobreel soporte, el medio dispersante es exprimido enpequeas gotas y el gel se contrae. La Sinresis esuna forma de inestabilidad en geles acuosos y no

acuosos.

La Tixotropa es una formacin gel-sol reversible sinningn cambio en vlumen o temperatura. Un tipode flujo no Newtoniano.

Un xerogel es formado cuando el lquido de un gel esremovido y solo permanece la estructura.

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Aerogeles

Receta

Caractersticas

Informacinadicional

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Receta

Ingredientes Silica precondensada (Silbond H-5, TEOS, o equivalente)

Catalizador (etanol, agua, amonia acuosa o cido prtico)

Proceso Se coloca el material dentro de un autoclave llenado con etanol

Se presuriza a 750-850 psi con CO2 y Temperatura a 5-10 (C) Se utiliza CO2 lquido para remover el etanol

Se ajusta la presin y temperatura a puntos crticos de CO2 Utilizando procesos de secado, el acabado del producto toma de

12 horas a 6 dias.

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Caractersticas:

Gran rea de superficieinterna 400-1000 m3/g

Mecnicamente fuerte Soporta por encima de 1500x su propio

peso

Claridad transparente /Optica

Buen aislante decalor/sonido Densidad extremadamente

baja 0.003 g/cm3

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Informacin Adicional

Costo

Desventaja

Tipos de Aerogeles

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Desarrollos recientes

Recubrimientos:-Antireflectivos-Absorbentes en IR o visible-Conductores elctricos-Antioxidantes, antierosin,

Nuevas fibras cermicas (composites)Polvos cermicos avanzados con propiedadesferroelctricas, piezoelctricas, pticasEstructuras con porosidad controlada.

2.1 Utilizacin de geles en la sntesis de materiales avanzados

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Aplicaciones del mtodo sol-gelPelculas delgadas y recubrimientos

Materiales monolticosPolvosFibrasGeles porosos y membranas

Aplicaciones: Pelculas delgadas y recubrimientos

Una de las principales aplicaciones (spin-coating o dip-coating)Recubrimientos pticos, de proteccin o decorativos.pticos- Controlar el ndice de refraccin-n en recubrimientos multicapaAplicaciones: Pelculas delgadas y recubrimientosComponentes electro-pticos:-Mejor control de la estequiometra-Dificultad para aumentar el espesorProteccin- Pasivacin- Se preparan a baja T- Poco espesor

- Frgiles

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La desvitrificacin de los vidrios preparadosa partir de coloides de slice requiere una

mayor energa de activacin.El otro mtodo, clsico, para obtener vidrioses mediante fusin a alta temperatura.En cuanto a propiedades, estos tipos de

vidrios son muy semejantes.

Vidrios

Normales:Slice vitreafundida

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Los vidrios preparados por GELIFICACINmanifiestan un comportamiento de relajacindiferente, anlogo al de los vidrios templados.

APLICACIONES:

Tcnicasde Sol-Gel

Crecientevariedad de

PRECURSORES

NuevosVIDRIOS,

RecubrimientosVITREOS

Lentes

Laminas de

slice vitrea

PlacasmicroporosasFibraspticas

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FIBRAS:Un campo en el que los vidrios obtenidos a

partir de GELES pueden llegar a tener un granfuturo es el de la produccin de FIBRAS.

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Aplicaciones: Geles porosos y membranas

Microfiltros (50 nm-1m), membranas (< 50 nm), smosis inversa,cromatografa, catlisisPotencial.-Elevada rea superficial y pequeo tamao de poro

Ventajas respecto a las membranaspolimricas-Esterilizacin a mayor T-No contraen o expanden al contactocon lquidos- Ms resistentes a la abrasin

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2.3 Geles de aplicacin dentalBlanqueamiento dentalexterno.

Aplicacindel gelen el consultorio

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La agarosaes un polisacridoformado por galactosasalfa y beta que se extrae de las algasde los gnerosGellidiumy Gracillaria.

Es soluble en agua a temperaturas superiores a los 65 C,dependiendo del grado de sustituciones hidroxietlicasdesus cadenas laterales. Sustituciones las cuales, se puedenmodificar para provocar que la temperatura de gelificacinvare entre los 17 y los 40 C.

2.4 Geles de azarosa (agarosa)

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http://es.wikipedia.org/wiki/Polisac%C3%A1ridohttp://es.wikipedia.org/wiki/Galactosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Algahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidroxiet%C3%ADlicas&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidroxiet%C3%ADlicas&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Algahttp://es.wikipedia.org/wiki/Galactosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Polisac%C3%A1rido


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La agarosa es un producto natural que forma una matrizinerte y no txica que supone una herramientaindispensable en gran cantidad de tcnicas de biologamolecular, bioqumicay biologa celular.

Su uso ms extendido es para construir geles que permitanseparar molculasdeADNmediante electroforesis, ademsde ser utilizada para fijar molculas a su estructura comoanticuerpos, antgenosy enzimas.

Igualmente se utiliza para el cultivo celulary microbiologa.Otros usos menos extendidos son la utilizacin de estosgeles como matrices en la reparacin de tejidos daados.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Matriz_extracelularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADa_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADa_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bioqu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/ADNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroforesishttp://es.wikipedia.org/wiki/Anticuerposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ant%C3%ADgenoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Enzimashttp://es.wikipedia.org/wiki/Cultivo_celularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Microbiolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Microbiolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cultivo_celularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Enzimashttp://es.wikipedia.org/wiki/Ant%C3%ADgenoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Anticuerposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroforesishttp://es.wikipedia.org/wiki/ADNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bioqu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADa_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADa_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Matriz_extracelular


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La electroforesises una tcnicapara la separacin demolculassegn la movilidad de estas en un campoelctrico.

La separacin puede realizarse sobre la superficie hidratada

de un soporte slido (p. ej., electroforesis en papel o enacetato de celulosa), o bien a travs de una matriz porosa(electroforesis en gel), o bien en disolucin (electroforesislibre).

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http://es.wikipedia.org/wiki/Metodos_electroanal%C3%ADticoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acetato_de_celulosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroforesis_en_gelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroforesis_en_gelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acetato_de_celulosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metodos_electroanal%C3%ADticos


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Gel de agarosa sobre lmpara de luzultravioleta.1.Pocillos de carga de la solucin deADN.2.Muestras de ADN teidas conbromuro de etidiotras una

electroforesis (bandas rosa plido).3.Gel/polmero solidificado de agarosa.

La electroforesis en gel se utiliza en biologa molecular,gentica y bioqumica:La electroforesis en gel de muestras grandes deADNyARNse efecta en geles de agarosa.

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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Luz_ultravioleta.&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Luz_ultravioleta.&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Te%C3%B1idas_con_bromuro_de_etidio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Te%C3%B1idas_con_bromuro_de_etidio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/ADNhttp://es.wikipedia.org/wiki/ARNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Agarosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Agarosahttp://es.wikipedia.org/wiki/ARNhttp://es.wikipedia.org/wiki/ADNhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Te%C3%B1idas_con_bromuro_de_etidio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Te%C3%B1idas_con_bromuro_de_etidio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Te%C3%B1idas_con_bromuro_de_etidio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Luz_ultravioleta.&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Luz_ultravioleta.&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Gel_Agarosa.jpg

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