Técnicas útiles para la caracterización de hidróxidos dobles laminares utilizados en la captación y liberación controlada de aniones

Abstract

Los hidróxidos dobles laminares (HDL) son arcillas que se consideran una de las matrices inorgánicas más prometedoras para la distribución en medios biológicos de drogas farmacéuticas debido a su baja toxicidad, alta capacidad de reserva y elevada captación celular. La estructura de los HDL se basa en una red bidimensional plana compuesta de láminas de hidróxidos de iones metálicos di y trivalentes. La sustitución isomórfica de algunos iones divalentes por iones trivalentes da lugar a una carga positiva residual en la red, la cual es balanceada con aniones intercambiables y moléculas de agua colocadas en el espacio interlaminar. Estos compuestos tienen la fórmula general [Mx2+My3+(OH)2(x+y)]Ay/nn−.mH2O, donde M2+ es el ión metálico divalente, M3+ es el ión metálico trivalente, y An− es el anión. Debido a su capacidad de intercambio aniónico, los HDL pueden intercalar entre sus láminas compuestos farmacéuticos (permitiendo la posterior liberación controlada de los mismos), pesticidas, nutrientes, y otros compuestos cargados negativamente. Una de las principales dificultades en la síntesis de los HDL es lograr una intercalación homogénea, impidiendo que la sustancia a intercalar precipita como una nueva fase cristalina. Es por ello que las técnicas de caracterización estructural apuntan principalmente a dilucidar si se ha logrado esa intercalación homogénea. Después de los análisis químicos del sólido, la técnica de caracterización por excelencia es la difracción de rayos X (DRX), que permite corroborar a través de la reflexión del plano 003 si el anión de interés resultó intercalado, y si se formó alguna nueva fase cristalina. Sin embargo, no siempre permite asegurar si hubo intercalación. Otra técnica muy útil es la calorimetría diferencial de barrido y termogravimetría (DSC/TG), con la que, en muchos casos, es posible detectar la formación de una nueva fase sólida, o deducir si la molécula en cuestión está intercalada o adsorbida. Información complementaria sobre la formación de nuevas fases puede obtenerse a través de espectroscopía IR y las microscopías electrónicas (SEM/TEM) combinadas con espectroscopía de dispersión de energía de rayos X (EDX), que pueden revelar heterogeneidad en el material particulado y en la composición química. Por otra parte, las mediciones de movilidad electroforética y los estudios de cinética de disolución brindan valiosa información sobre la reactividad de la superficie de las partículas en el medio acuoso. Las movilidades electroforéticas pueden detectar la presencia de los aniones adsorbidos en la superficie de las partículas. Las cinéticas de disolución arrojan valiosa información sobre el mecanismo de liberación del anión y sobre la heterogeneidad del sistema. Se darán ejemplos para los casos mencionados empleando HDL intercalados con fármacos y aniones del tipo de los fosfatos y arseniatos.