Influencia de los parámetros de electrohilado en la morfología y tamaño de fibras de fibroína de seda

Abstract

RESUMEN El procesamiento de fibroína de seda (SF) por medio de la técnica de electrohilatura ha abierto un amplio campo de posibilidades para generar membranas fibrilares a escala micro y nanométrica, que aunados a las propiedades de biocompatibilidad y destacadas propiedades mecánicas de esta proteína, potencian su uso en diversas aplicaciones ingenieriles y biomédicas. Los procesos de electrohilatura se encuentran sujetos a una gran cantidad de variables y a las interacciones entre ellas, lo cual a su vez repercute en las propiedades morfológicas del material obtenido. En el presente trabajo se empleó SF proveniente de residuos serícolas colombianos, disuelta en ácido fórmico (AF) al 10% w/w, se estudiaron dos condiciones de campo eléctrico (R=1 y 2 kV/cm) a tres distancias (8, 10 y 12 cm), y bajo dos condiciones de flujo (0,05 y 0.1 mL/h). Las membranas fibrosas obtenidas fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM), las imágenes se analizaron con el software ImajeJ para establecer presencia de defectos tipo beads, sus diámetros y distribuciones. Se encontró que el campo eléctrico menor R=1 disminuyó la aparición de defectos. Se realizó un análisis de varianza (ANOVA) bajo dicha condición y se hizo la comparación de medias usando la prueba Tukey (P <0.05) para las variables que mostraron diferencias significativas, usando el software estadístico R. Los resultados indican que los parámetros con efecto significativo son el flujo y la distancia. Por tanto, se estableció que, entre las variables estudiadas, los resultados conseguidos con R=1 kV/cm, distancia de 12 cm y flujo de 0,1 mL/h, promovieron la obtención de membranas fibrilares con diámetros nanométricos uniformes y sin defectos tipo beads.ABSTRACT The processing of silk fibroin (SF) by means of the electrospinning technique has opened a wide field of possibilities to generate fibrillar membranes at micro and nanometric scale, which together with the biocompatibility properties and outstanding mechanical properties of this protein, enhance its use in various engineering and biomedical applications. The electrospinning processes are subject to a large number of variables and the interactions between them, which in turn affects the morphological properties of the material obtained. In the present work we used SF from Colombian sericulture residues, dissolved in formic acid at 10% w/w, two electric field conditions were studied (R=1 and 2 kV/cm) at three distances (8, 10 and 12 cm) and under two flow conditions (0.05 and 0.1 mL/h). The fibrous membranes obtained were characterized by scanning electron microscopy (SEM); the images were analyzed with the ImajeJ software to establish the presence of beads defects, their diameters, and distributions. We found that the minor electric field R=1 decreased the appearance of defects. An analysis of variance (ANOVA) was performed under this condition and the comparison of means was made using the Tukey test (P <0.05) for the variables that showed significant differences, using the statistical software R. The results indicate that the parameters with significant effect were the flow and the distance. Therefore, it was established that, among the variables studied, the results obtained with R=1 kV/cm, distance of 12 cm and flow of 0.1 mL/h, promoted the obtaining of fibrillar membranes with uniform nanometric diameters and without beads defects.