Procesos de modificación láser de biopolímeros

Resumen

En esta Tesis Doctoral se estudian distintos procesos de modificación láser de polímeros y biopolímeros de interés en biotecnología y en la conservación del patrimonio cultural. Dependiendo de los parámetros del láser y de las propiedades de los materiales, la interacción con el láser puede dar lugar a distintos cambios fisicoquímicos. En esta Tesis se han estudiado procesos de ablación y formación de espumados en sistemas de polímeros dopados, biopolímeros y biopolímeros dopados explorando diferentes longitudes de onda del ultravioleta (UV) al infrarrojo (IR) y duración de pulsos de nanosegundos (ns) y femtosegundos (fs). Estos estudios permiten el desarrollo de nuevos esquemas de procesado láser, incluyendo la modificación de tejidos biológicos, el procesado de biomateriales o la limpieza de superficies artísticas. En la primera parte de la Tesis se aborda el fenómeno de la ablación con láser IR de CO2 (10.6 µm, 100 ns) de películas delgadas del polímero polimetilmetacrilato, PMMA ( peso molecular: 2.5, 120 y 996 kDa) dopado con los compuestos yodonaftaleno (NapI) y yodofenantreno (PhenI) que son compuestos fotolábiles que permiten investigar los cambios fotoquímicos que ocurren tras la irradiación del substrato. Se examinaron l os procesos inducidos en el substrato tras la ablación utilizando un conjunto de técnicas espectroscópicas y analíticas. Para monitorizar los procesos inducidos en las películas tras la ablación e investigar la escala de tiempos en la que ocurren estos cambios, se utilizó un esquema de bombeo y prueba en el que se detecta la formación de fotoproductos mediante fluorescencia inducida por láser (LIF). Por abstracción de hidrógeno de la cadena polimérica, los radicales arilo (Ar) obtenidos por foto disociación del dopante (cuyo rendimiento de fluorescencia es prácticamente nulo) forman compuestos del tipo ArH, que pueden ser detectados por emisión a 335 nm (NapH) o 365 nm (PhenH). Se estudiaron las modificaciones químicas inducidas en el substr ato mediante espectroscopía micro-Raman y se examinaron los cambios morfológicos mediante microscopía óptica. Se observó la formación de microburbujas en las áreas irradiadas cuyo tamaño aumenta inversamente con el peso molecular del polímero y de fi lamentos unidos y/o expulsados del volumen irradiado en el polímero de alto peso molecular. Los resultados obtenidos han ilustrado el efecto del peso molecular del polímero sobre el proceso de ablación con láser IR. El PMMA absorbe a la longitud de...