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Evaluación del peso molecular del quitosano soluble en agua mediante BeSEC

2026-01-14Application Note

Resumen: El peso molecular del quitosano desempeña un papel fundamental en la determinación de su rendimiento funcional en aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y ambientales. En este estudio, se utilizó cromatografía de exclusión por tamaño acoplada con dispersión de luz estática y detección por índice de refracción para evaluar el peso molecular absoluto y su distribución en quitosano soluble en agua, proporcionando una visión detallada de la heterogeneidad de la muestra y de la distribución de las cadenas poliméricas.

Palabras clave: Quitosano, peso molecular absoluto, distribución del peso molecular del polímero, cromatografía de exclusión por tamaño (SEC), dispersión de luz estática, caracterización de biopolímeros

Producto	BeSEC
Industria	Farmacéutica, análisis de alimentos
Sample	Muestra: Quitosano soluble en agua (polisacárido)
Measurement Type	Tipo de medición: Análisis de peso molecular
Measurement Technology	Tecnología de medición: Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC)

Introducción

El quitosano se obtiene a partir de la quitina, un polisacárido natural abundante presente en los caparazones de camarones y cangrejos, así como en los exoesqueletos de insectos. La desacetilación química de la quitina elimina los grupos acetilo, dando lugar al quitosano.

La versatilidad del quitosano impulsa su uso en múltiples industrias:

Alimentos: El quitosano forma películas protectoras que ralentizan el crecimiento microbiano y prolongan la vida útil. También actúa como espesante o emulsionante, mejorando la fluidez y la estabilidad.
Farmacéutica: La biocompatibilidad y biodegradabilidad del quitosano lo hacen adecuado para su uso como portador de fármacos, en sistemas de liberación controlada y en apósitos para heridas con propiedades hemostáticas y antibacterianas.
Tratamiento de agua: El quitosano actúa como floculante para la eliminación de contaminantes.
Agricultura: El quitosano se utiliza como recubrimiento de semillas para mejorar la germinación y la resistencia a enfermedades.

El peso molecular es una propiedad clave que influye en el rendimiento del quitosano.

Bajo peso molecular: se disuelve fácilmente, produce soluciones de baja viscosidad y penetra más fácilmente en membranas, lo que a menudo se asocia con una mayor actividad antimicrobiana o antitumoral.
Alto peso molecular: genera soluciones viscosas, forma geles estables y estructuras de soporte para ingeniería de tejidos, y presenta una mayor capacidad de adsorción para metales y compuestos orgánicos, aunque con cinética más lenta.

Dado estos efectos, una evaluación precisa del peso molecular es esencial para seleccionar el grado adecuado según aplicaciones específicas.

Sección experimental

En este estudio se utilizó un sistema de SEC equipado con detectores de índice de refracción (RI) y dispersión de luz (LS). El detector de dispersión de luz, BeSEC LS2 de Bettersize Instruments, cuenta con ángulos de detección de 90° y 7°. La estación de trabajo BeSEC integra la dispersión de luz con señales de RI o UV para calcular los promedios de peso molecular (Mn, Mw y Mz) y sus distribuciones.

Configuración del sistema:

Detector: Dispersión de luz (LS) + índice de refracción (RI)
Columna: Shodex Ohpak LB-806M
Fase móvil: Agua con 0.2 M NaNO₃
Caudal: 0.7 mL/min
Volumen de inyección: 100 μL
Temperatura de la columna: 40 °C
dn/dc: 0.129 mL/g

Preparación de la muestra:

Se pesó una muestra de quitosano soluble en agua y se dispersó en 0.2 M de NaNO₃. Tras agitar hasta obtener una solución clara (2–5 mg/mL), se filtró a través de un filtro de jeringa PES de 0.22 μm y se transfirió a viales. La fase móvil de alta fuerza iónica minimiza las interacciones electrostáticas entre el quitosano y la columna.

Resultados y discusión

Figure 1. Perfiles de elución de las señales de múltiples detectores para el quitosano

Figure 2. Perfil de elución del peso molecular del quitosano

La Figura 1 muestra los cromatogramas obtenidos mediante múltiples detectores: índice de refracción (RI, azul), dispersión de luz en ángulo recto (RALS, verde) y dispersión de luz en ángulo bajo (LALS, rojo).

Las Figuras 1 y 2 confirman señales limpias con líneas base planas, bajo nivel de ruido y una alta relación señal/ruido. El perfil de peso molecular disminuye gradualmente con el aumento del volumen de elución, en concordancia con el principio de la SEC, donde las especies de mayor tamaño eluyen primero, seguidas por las de menor tamaño.

Los picos de dispersión de luz no presentan cola, y la curva de peso molecular se mantiene estable sin incremento al final, lo que indica una separación eficaz basada en el tamaño.

Table 1. Resultados de peso molecular

Sample	Mn (Da)	Mw (Da)	Mz (Da)
Chitosan	71,254	181,663	3,266,638

Figure 3. Distribución del peso molecular del quitosano

Conclusión

Esta nota de aplicación demuestra que la muestra de quitosano soluble en agua analizada presenta un peso molecular relativamente alto y una distribución amplia. El pico con cola en el perfil de peso molecular confirma la presencia de una pequeña fracción de cadenas de mayor tamaño. Estos resultados proporcionan una visión clara de la heterogeneidad de la muestra y ofrecen una guía valiosa para la selección del grado adecuado de quitosano en formulación o procesamiento.