Recientemente,
los materiales biológicos nanoestructurados han inspirado la síntesis de
materiales con propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y mecánicas ajustables,
buscando reproducir las funciones naturales para la resolución de problemas
tecnológicos. Por su naturaleza renovable, biocompatibilidad, biodegrabilidad y
la abundancia de sus fuentes, la nanocelulosa es considerada uno de los
nanomateriales del futuro. Adicionalmente, la versatilidad que ofrece su
química superficial para la funcionalización ha permitido adaptar propiedades
específicas, por ejemplo, para promover el crecimiento de diferentes
nanopartículas metálicas, nanomateriales de carbono y/o estructuras metal-orgánicas. Particularmente, los materiales
híbridos basados en magnetita-nanocelulosa son interesantes debido a sus
aplicaciones potenciales en electrónica, medicina, energía, ecología, sensores
de gas, biocatálisis y adsorción.
La
oxidación mediada por (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl (TEMPO) de
nanofibras de celulosa (CNF) para formar nanofibras de celulosa oxidadas por
TEMPO (TOCNF) ha ampliado el campo de acción de estos materiales al desintegrar las CNF en
nanofibras cuasi individuales con un diámetro entre 5 y 10 nm, con baja
cristalinidad, y con una combinación de grupos aldehído y carboxilo
superficiales, responsables de su carga negativa que fomenta la repulsión entre
CNF y su posterior desfibrilación debido a sus fuertes
conexiones entre fibras.
En este sentido, en este trabajo se reporta la preparación de hidrogeles de la celulosa microfibrilada y oxidada vía TEMPO, mediante un tratamiento mecánico de homogeneización. Las TOCNF resultantes se caracterizaron mediante las técnicas de potencial zeta, espectroscopía infrarroja (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos X (XRD) y titulación conductimétrica. Posteriormente, las TOCNF liofilizadas se utilizaron como plantillas para el crecimiento in situ de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas, mediante coprecipitación química inversa. Los hidrogeles magnéticos obtenidos son porosos y ligeros, y además mediante un proceso simple de filtración y secado se pueden compactar para la preparación de papel magnético que puede absorber agua y liberarla al comprimirlo. Las propiedades estructurales y magnéticas del nanocompuesto se caracterizaron mediante XRD, FTIR, TGA y magnetometría de muestra vibrante (VSM). El uso de celulosa magnética como soporte para la inmovilización de enzimas y separación de proteínas es muy frecuente en el área de biocatálisis, sin embargo, este tipo de materiales actualmente está siendo investigado para aplicaciones como papel magnético hacia la lucha contra la falsificación de documentos, textrónica, membranas para altavoces, actuadores magnetoreceptivos, materiales flexibles de almacenamiento de datos, remediación de residuos tóxicos, filtración/purificación de membranas, entre otras.