Diseño y desarrollo de un porómetro de flujo capilar para membranas electrohiladas

Abstract

Actualmente la porometría de flujo capilar para membranas electrohiladas es una técnica de caracterización destructiva, ya que después de una medición las membranas quedan sin ningún uso posible debido a que los porómetros son dispositivos generalmente diseñados para otro tipo de materiales porosos de mayor espesor y mayores propiedades mecánicas. Las membranas electrohiladas han encontrado un amplio campo de desarrollo científico y tecnológico en múltiples áreas, como es el caso de la ingeniería de tejidos en aplicaciones biomédicas. Este tipo de membranas ofrecen bajos costos de fabricación y la fácil modificación de sus características físicas por medio de parámetros del proceso de electrohilado. El desarrollo de nuevas aplicaciones para las membranas electrohiladas ha traído como consecuencia la necesidad del desarrollo tecnológico de un dispositivo de porometría específico para este tipo de materiales con la finalidad de obtener una caracterización de la estructura interna del material para ser tomada en cuenta en la evaluación de la viabilidad de dicho andamio o membrana en el cuerpo humano. Este nuevo porómetro busca que las membranas electrohiladas sigan siendo de utilidad después del proceso de medición. Esta característica implica un adecuado manejo de niveles de presión que eviten la generación de nuevos poros de mayor tamaño, o la destrucción del propio material. El porómetro de flujo capilar se diseñó siguiendo un enfoque de diseño sistemático (Pahl et al., 2007). La metodología contempló el establecimiento de necesidades y requerimientos identificados en otros dispositivos de características similares, posteriormente se plantearon diversas soluciones conceptuales las cuales se evaluaron de manera experimental por medio de estudios de detección en la variación de flujo masico o presión detectadas y un análisis matemático sencillo que permite conocer el tamaño de poro de la membrana. El diseño no es un proceso lineal, por lo que se crearán posibles diseños que permitan encontrar alternativas de solución, construyendo de este modo prototipos a los cuales se les realizaron pruebas de funcionamiento. Por medio de la construcción del prototipo del porómetro se establecerán protocolos y procedimientos para garantizar mediciones consistentes y proponer posibles mejoras con la finalidad de ampliar su capacidad de caracterización. Finalmente, el concepto seleccionado para el dispositivo final se estudió experimentalmente con diversas pruebas de funcionamiento con distintos intervalos de presión para membranas cuyas características de resistencia eran similares. Las pruebas se repitieron y se obtuvieron gráficas de caracterización de cada una de las pruebas, con las cuales por medio de un análisis matemático se obtuvo un rango de tamaños de poro el cual fue comparado con los datos obtenidos por medio de microscopia electrónica de barrido.