Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Evolución del potencial de óxido-reducción para predecir la eficiencia de ozonización de coliformes termotolerantes en efluentes terciarios en una planta de tratamiento de aguas residuales
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-06) Alayo Atoche, Oscar Ricardo; Kong Moreno, Maynard Jorge
    En esta investigación se analiza la evolución del potencial de oxidación-reducción (ORP) y parámetros fisicoquímicos como oxígeno disuelto, pH, turbidez, sólidos disueltos totales, conductividad electrolítica, entre otros, con el fin de predecir la calidad de aguas residuales in situ, durante un proceso de desinfección con ozono, relacionándolos con parámetros microbiológicos como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO), así como el contenido de coliformes totales y coliformes termotolerantes. Estos estudios se realizaron sobre efluentes terciarios de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de SEDAPAL en Cieneguilla (Lima, Perú). Dentro de este proceso de ozonización, los resultados del ORP muestran un comportamiento particular frente al contenido de coliformes termotolerantes. Se propone un modelo matemático para correlacionar el ORP con el contenido de coliformes termotolerantes (actividad microbiana), logrando un enfoque semicuantitativo. Estas mediciones de ORP podrían utilizarse como indicador in situ para predecir la calidad de las aguas residuales tratadas con ozono. En condiciones de dosis de ozono de 13.33 mg/L y después de 30 minutos de ozonización, el ORP aumenta consistentemente por encima de 390 mV, logrando así valores aceptables para el contenido de coliformes termotolerantes dentro de los límites máximos permisibles (LMP) establecidos para efluentes en plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas o municipales (según el Ministerio del Ambiente de Perú), incluso para muestras iniciales de hasta 5.400.000 NMP/100 mL de coliformes termotolerantes antes de que comience el proceso de desinfección.
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    Evaluación de extractos de lepechinia meyenii y ácido rosmarínico como antioxidantes naturales para el aceite virgen de sacha inchi
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-19) Cjuno Quispe, Mijail; Cosio Caravasi, Eric Gabriel
    Los aceites polinsaturados como el aceite de sacha inchi (Plukenetia volubilis L.) extra virgen, con alto contenido de ácidos grasos, omega 3 y 6, son altamente susceptibles a la oxidación y la consecuente pérdida de propiedades nutritivas y organolépticas. El presente trabajo, evaluó el extracto etanólico de Lepechinia meyenii y el ácido rosmarínico (AR) purificado a partir de L. Meyenii, para un posible uso como antioxidantes naturales en el aceite de sacha inchi, con el objeto de preservar las grasas funcionales poliinsaturadas presentes en estos. En los ensayos, las sustancias a evaluar, extracto de L. Meyenii y AR, fueron comparadas con el antioxidante comercial butilhidroxitolueno (BTH), todas las sustancias fueron añadidas a muestras de aceite de sacha inchi extra virgen (extraído por prensado al frio), luego las muestras de aceites fueron sometidas a una cinética de oxidación a 50°C por catorce días. Durante el tratamiento, se tomaron muestras cada dos días, para evaluar el grado de oxidación, mediante ensayos estandarizados del valor de peróxidos, dienos y trienos conjugados. Así mismo se evaluó el proceso de oxidación de los aceites por espectroscopia infrarroja de reflectancia total atenuada (FTIR-ATR), microextracción en fase sólida en el espacio superior seguida de cromatografía de gases - espectrometría de masas (HS-SPME/GC-MS) y resonancia magnética nuclear de protones (1H RMN). Los resultados revelan que la adición del extracto de L. Meyenii al aceite de sacha inchi, reduce significativamente su oxidación, a partir de concentraciones de 1000 mg/kg; de este modo se muestra una marcada eficacia como antioxidante al extracto de L. Meyenii que contiene AR y otras sustancias antioxidantes con potencial efecto sinérgico. En virtud a los resultados se sugiere al extracto de L. Meyenii como posible agente de reemplazo de antioxidantes sintéticos usados actualmente para estos aceites de manera comercial.
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    Metabolismo post-cosecha de Maca (Lepidium meyenii, Wapers) durante su secado tradicional e industrial, con énfasis en la formación de amidas
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-01-31) Hadzich Girola, Antonella; Cosio Caravasi, Eric Gabriel
    Lepidium meyenii (Walpers), conocida como maca, es una planta perenne de la familia de las Brasicaceae que crece entre los 3800 y 4500 m.s.n.m. en regiones de puna, generalmente en los departamentos de Junín y Pasco (Perú). Se han identificado principios activos de interés y ha sido reconocida por su alto valor nutricional, energizante y afrodisiaco. Por otro lado, se ha evaluado el perfil químico y la composición de maca fresca y la secada de manera tradicional, y se han encontrado diferencias debidas a procesos bioquímicos post-cosecha que resultan en la formación de compuestos bioactivos adicionales (macamidas). En el presente trabajo se estudió la variación del perfil de compuestos de maca durante su proceso de secado tradicional e industrial. Se ha demostrado que el procesamiento tradicional, el cual consiste en exponer en el campo a los hipocotilos a ciclos diarios variables en temperatura y a radiación ultravioleta (UV) intensa, durante ocho a doce semanas, es esencial para la generación de distintos metabolitos bioactivos, en comparación con otros procesos de secado directo, como la liofilización, que no conducen a los mismos resultados. Por tanto, se optimizaron métodos cuantitativos de análisis para los diferentes compuestos existentes de la maca con el fin de reducir tiempos de análisis y minimizar varianzas. Asimismo, se identificaron algunos compuestos o variables que pueden servir como indicadores de control de calidad para la comercialización y exportación de este producto andino. Finalmente, se evaluó el efecto de procesos post-cosecha de secado tradicional e industrial sobre el perfil y rendimiento de compuestos bioactivos en maca, y se compararon las cinéticas de conversión para analizar la influencia de las variables ambientales sobre la producción de compuestos indicadores de este producto andino.
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    Preparación-caracterización de carbones activados a partir de pepas de nispero de palo (Mespilus communi) y su aplicación como material adsorbente de fenol
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-12-09) Delgadillo Gamboa, Gloria Ana; Sun Kuo, María del Rosario
    En este trabajo se prepararon carbones activados (CA) a partir de pepas de níspero de palo (Mespilus communi), por activación química utilizando como agentes activantes ácido fosfórico (H3PO4) e hidróxido de potasio (KOH), en un ambiente inerte empleando un flujo controlado de nitrógeno (N2). Se evaluó la influencia del tamaño de partícula (mm) del precursor (pepa de níspero), la relación de impregnación (R), es decir, masa agente activante/masa precursor, la velocidad de calentamiento (ºC min-1) durante la activación y de la temperatura de activación (TA), en las propiedades texturales y en la capacidad de adsorción de fenol de los CA. Los grupos superficiales y los tipos de enlaces del precursor y de los CA se determinaron por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier. Los grupos ácidos y básicos se cuantificaron por el método de titulación Bohem. Mediante adsorción de N2 a 77K, se determinó que los CA obtenidos a R y TA más altas tuvieron elevadas áreas superficiales (SBET) con una estructura micro y mesoporosa. Los CA con H3PO4 se caracterizaron por poseer mayor microporosidad que los activados con KOH, en concordancia con las microfotografías obtenidas por microscopía electrónica de barrido (SEM). Los análisis anteriores, además del análisis termogravimétrico (ATG), ayudaron a explicar el proceso de activación de los carbones. La naturaleza del precursor y los métodos de preparación tuvieron una fuerte influencia en las propiedades texturales y adsorbentes de los CA, en particular la R y la TA. Se estableció, que tanto las propiedades texturales como las propiedades químicas superficiales, determinaron la capacidad de adsorción de los CA hacia el fenol. En el proceso de adsorción, el tiempo para lograr el equilibrio fue de 6 horas, mientras que el pH óptimo fue de 5,5. Los CA con KOH mostraron una mayor capacidad de adsorción de fenol, que aquellos activados con H3PO4. A partir de una solución de 100 ppm de fenol se removió hasta 93,3 y 61,6 mgfenol.g-1 CA con los CA con KOH (muestra NK1,0-700) y con H3PO4 (muestra NF0,67-500), respectivamente; frente a un 7,6 mgfenol.g-1 CA de remoción logrado con el carbón comercial (muestra M-2184). En tanto que, a partir de soluciones de 500 ppm de fenol, el CA con KOH (muestra NK1,0-700) removió 163,7 mgfenol.g-1 CA y el H3PO4 (muestra NF0,94-500) 102,3 mgfenol.g-1 CA. Los datos experimentales de las isotermas de adsorción de fenol tuvieron una mejor correlación con el modelo de Langmuir y los datos cinéticos se correlacionaron mejor con el modelo de pseudo segundo orden y con el de difusión intraparticular; lo cual evidencia que ocurrió preferentemente una quimisorción del fenol en la superficie del carbón.
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    Estudio químico y de actividad antioxidante de la Bauhinia guinensis var. kuntiana Aubl.
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-10-01) Muedas Taipe, Golfer; Robles Caycho, Juana Rosa María
    Los antioxidantes son sustancias de mucho interés, considerados como protectores de los sistemas biológicos contra la oxidación, que ocasionan procesos degenerativos por la presencia de radicales libres. La evaluación de la actividad antioxidante de la especie vegetal se realizó aplicando dos métodos: el método químico, mediante la neutralización del radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidracil (DPPH) y el método electroquímico, empleando la voltametría cíclica. De la separación, guiada por la actividad antioxidante, de la fracción AE de la Bauhinia guianensis var. kuntiana Aubl., se aisló el compuesto con mayor actividad, la 5,7,3´,4´-tetrahidroxiflavanona (eriodictiol) con p.f= 216 °C, quien ha sido identificado mediante sus espectros IR, UV, EM, RMN 1H, RMN 13C, 1H-1H COSY y 1H-13C HETCOR. El flavonoide eriodictiol aislado presentó la mayor actividad antioxidante, de 90,42 % a la concentración de 10 g/mL y un potencial de oxidación a pa1 0,206 V. El valor determinado para su EC50 fue de 1,81 g/mL, lo que indica que a muy baja concentración presenta buena actividad antioxidante y es comparable con los estándares rutina y quercetina. Se encontró la relación entre estructura – actividad – potencial redox del principio activo responsable de la actividad antioxidante en la especie. El grupo catecol (dos -OH adyacentes) en el compuesto, es el responsable de la mayor actividad antioxidante a un menor potencial de oxidación.
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    Estudio e implementación de metodologías para el análisis de hidrocarburos policíclicos aromáticos en zonas remotas frías de los andes peruanos
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-10-01) Maza Mejía, Ily Marilú; Gamboa Fuentes, Nadia Rosa
    Los compuestos orgánicos persistentes (COPs) como los pesticidas organoclorados, bifenilos policlorados (PCBs) y los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) son sustancias de características hidrofóbicas, es decir, poco solubles en medios acuosos. Además, presentan gran resistencia química y biológica y, cuando son liberados al medio ambiente, tienden a ingresar a la cadena trófica y, en consecuencia, se magnifican y acumulan en diversos ecosistemas. Los materiales de características lipídicas son fuentes de acumulación de estos compuestos orgánicos. Diversos estudios de estas sustancias en alimentos y seres humanos comprueban su acumulación y muy lenta eliminación. Muchas de estas sustancias demostraron ser carcinógenas y neurotóxicas. Con la finalidad de demostrar la dinámica de circulación y acumulación de algunos de estos compuestos, como los hidrocarburos policíclicos aromáticos, se realizaron estudios en este trabajo en muestras de aguas y suelos. De acuerdo a las propiedades que presentan estos compuestos, se acumulan en zonas remotas frías, como la Cordillera Central de los Andes Peruanos, por ejemplo en Ticlio. En este lugar se pudo comprobar que la presencia de algunos PAHs en aguas disminuye conforme aumenta el carácter hidrofóbico, y aumenta en suelos, debido a sus características químicas, esto también relacionado con la altitud, comprobando así la teoría del transporte translatitudinal o efecto de condensación fría. Este trabajo también implementó una metodología para el estudio de los hidrocarburos policíclicos aromáticos en muestras de aguas y suelos, basada en la extracción con solventes por separación cromatográfica (HPLC con arreglo de diodos), utilizando estándares certificados para la evaluación de algunos parámetros de calidad analítica y la calibración.
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    Estudio químico de sedimentos de la Represa de Gallito Ciego como contribución al estudio de calidad ambiental del reservorio
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-09-24) Ríos Perales, Natalia; Gamboa Fuentes, Nadia Rosa
    La construcción de embalses tiene como principal finalidad el almacenamiento y la regulación de las aguas de un río para poder utilizarlas en riego, generación de energía hidroeléctrica, abastecimiento poblacional o uso industrial. La importancia que tiene el recurso y la garantía de su disponibilidad para futuras generaciones despierta el interés por realizar estudios sobre las condiciones en las que se encuentran estos embalses, la calidad del agua que suministran y el tiempo de vida útil. El objetivo del presente trabajo es contribuir con la caracterización fisicoquímica de los sedimentos de la represa de Gallito Ciego para la identificación de los impactos más significativos. Así mismo, aportar con una base de datos actualizada para el proyecto interdisciplinario Diagnóstico Ambiental de Represas en la Costa Peruana (DGI 70245.0110), cuyo caso de estudio es la mencionada represa, que busca aportar medidas para la mitigación de los impactos encontrados. En el desarrollo de este trabajo se utilizaron metodologías adecuadas de muestreo y de análisis de laboratorio. Para tal motivo se realizaron tres campañas de trabajo de campo. La primera fue de reconocimiento del área de estudio entre el 1 y 3 de agosto del 2011. La segunda y tercera campañas se llevaron a cabo entre el 27 y 29 de febrero del 2012 y entre el 5 y 7 de agosto del 2012, respectivamente. Para el análisis de laboratorio se realizó una cuidadosa preparación de muestras y las determinaciones se basaron en métodos estandarizados o adaptaciones. Los análisis revelaron que el pH de los sedimentos era neutro a básico; la conductividad y el contenido de cloruros no poseen gran variabilidad y se encuentran dentro de los rangos esperados. El contenido de carbonatos es mayoritario en la zona de la represa, lo mismo para el contenido de calcio, magnesio, sodio, y metales como hierro, cinc y cobre. Cabe señalar que el contenido de cinc y cadmio superar los estándares de calidad para sedimentos. Con respecto al contenido de nutrientes, los valores de materia orgánica, fósforo y nitrógeno Kjeldahl en los sedimentos son muy bajos para considerar su posible uso agrícola. Por otro lado, según el análisis granulométrico, la clasificación textural de los sedimentos estudiados es de arena limosa, lo cual es característico de este tipo de sistemas.
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    Propuesta y validación de un nuevo método para cuantificar bromo
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-09-24) Gallegos Moreno, Hellen Heriburg; Pastor de Abram, Ana
    El bromo es un elemento muy reactivo que se encuentra distribuido en la naturaleza principalmente como bromuros, en pequeñas cantidades. El agua de mar es una fuente virtualmente ilimitada de bromo, cuya evaporación da lugar a la formación de salmueras, sustancias complejas y de gran valor económico debido a la gran concentración de sales disueltas. La determinación de trazas de bromuro, especialmente en muestras de composición y naturaleza compleja como el agua de mar, es un problema difícil de encarar. Los métodos convencionales para la cuantificación de bromuros por gravimetría, yodometría, entre otros, no son confiables debido a la compleja composición del agua de mar cuyos iones provenientes de las sales disueltas actúan como interferentes. El método más utilizado hasta hace unos años fue el que corresponde a la Norma ASTM D3869-09: Métodos estándares de ensayo para iones ioduro y bromuro en aguas salobres, agua de mar y salmueras. Sin embargo, desde hace unos años este no es viable debido al uso de tetracloruro de carbono como solvente de extracción al ser un reactivo prohibido debido a su toxicidad y considerado por el Protocolo de Montreal como una de las sustancias que agotan la capa de ozono. La investigación plantea la optimización y validación de un método cuantitativo para evaluar la concentración de bromuros en el rango de 34 a 200 mg/L, basado en el procedimiento descrito en la Norma ASTM D3869-09. Este nuevo método colorimétrico hace uso de la oxidación de iones bromuro a bromo molecular mediante la reacción de iones bromuro con óxido de cromo (VI) en solución ácida; luego el bromo molecular resultante de la reacción anterior, es extraído con disulfuro de carbono analizando su concentración por espectroscopia ultravioleta-visible a 420 nm. Como resultado de esta investigación, se ha comprobado la validez del método propuesto para evaluar la concentración de bromuro en el rango de 34 a 200 mg/L, se han establecido las condiciones específicas para el tratamiento de las muestras y se ha validado el método siguiendo la guía de IUPAC para validaciones realizadas por un solo laboratorio. Se comprobó que el método es robusto, preciso, veraz y que las concentraciones máximas de sales que pueden estar presentes en la muestra sin interferir en la cuantificación de iones bromuro es de de 224 ppm de sulfato de calcio, 292 ppm de cloruro de potasio, 657 ppm de cloruro de sodio, 1527 ppm de sulfato de magnesio y 40 542 ppm de cloruro de magnesio. Además, se obtuvo la incertidumbre expandida del método igual a ± 0.1418 ppm.
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    Correlación de la viscocidad con la energía potencial ion-dipolo en soluciones acuosas y acetónicas de hexafluorurofosfato y tetrafluoroborato de 1-n-butil-3-metilmidazolio
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-09-20) Mispireta Amésquita, Cecilia Vanessa; Kong Moreno, Maynard Jorge
    Los líquidos iónicos se presentan como una alternativa muy prometedora respecto de los solventes orgánicos comúnmente usados, debido a su bajo punto de ebullición, amplio rango al estado líquido, baja flamabilidad y su baja volatilidad. Estas propiedades los hacen amigables al medio ambiente y se promocionan mucho en química verde. Por otro lado, se caracterizan por su estabilidad electroquímica y térmica, y sus buenas propiedades de disolución, tanto de especies orgánicas, como de inorgánicas. Existen muchas combinaciones posibles de iones y el principal atractivo de estos compuestos es el poder disponer de un medio conductor de cargas a temperatura ambiente. Entre los aspectos negativos de los líquidos iónicos destaca su alta viscosidad, mayor a la de otros solventes comunes, lo que trae como consecuencia que se reduzca la transferencia de masa y se eleven los costos de bombeo. Además, una gran dificultad para fluir va de la mano con una baja conductividad. Para poder optimizar los aspectos positivos de los líquidos iónicos y minimizar los negativos, es necesario conocer a un nivel microscópico las interacciones en sistemas donde se encuentren puros o en mezclas con otros solventes, así como su respuesta ante perturbaciones como el aumento o la disminución de la temperatura o variaciones en la concentración de un co-solvente. Por este motivo, en la presente investigación se estudió, experimentalmente, la variación de densidad y viscosidad en soluciones acuosas y acetónicas de los líquidos iónicos hexafluorofosfato de 1-n-butil-3-metilimidazolio y tetrafluoroborato de 1-n-butil-3-metilimidazolio, variando la concentración del líquido iónico y la temperatura de trabajo. Luego, se calculó el coeficiente de actividad expresado como la proporción entre la viscosidad ideal y real y se correlacionó este valor con la energía potencial de la interacción ion-dipolo para cada uno de los sistemas estudiados, para determinar el predominio de fuerzas atractivas o repulsivas en las mezclas. La correlación, de tipo exponencial, resultó muy apropiada para las soluciones acetónicas; no obstante, presentó una fuerte desviación en las soluciones acuosas. Esto, para los sistemas estudiados a 25°C. Los sistemas estudiados a diferentes temperaturas presentaron una buena correlación con la ecuación de Arrhenius sobre la dependencia de la viscosidad con la temperatura. Luego, se obtuvo una correlación entre la fracción molar y la energía de activación de movimiento y, nuevamente, los sistemas acetónicos presentaron una buena correlación, y no así los acuosos.
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    Estudio de liberación de sulfadiazina de plata desde matrices de quitosanos para su uso como apósitos en quemaduras
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-02-18) García García, Jessica Vanessa; Pastor de Abram, Ana
    Las quemaduras en los seres vivientes son lesiones a los tejidos orgánicos ocasionados por un agente que produce una variación térmica local. Existen diversos grados de quemaduras dependiendo de la extensión y la profundidad de la lesión. En el caso de las quemaduras de mayor gravedad se realizan tratamientos largos y dolorosos que se basan en el reemplazo de la piel dañada por un homoinjerto o heteroinjerto, complementado con el uso de diversos fármacos para evitar el rechazo y las infecciones que puedan producirse por la exposición de los tejidos al ambiente. Se conoce la biocompatibilidad del quitosano y su uso como matriz de liberación de fármacos, por lo que se estudió su obtención a partir de quitina proveniente de la concha caliza (pluma) del calamar gigante Dosidicus gigas. Dado que la sulfadiazina de plata es un fármaco usado exitosamente en el tratamiento de quemaduras, se prepararon películas de quitosano cargadas con este fármaco, comprobándose la viabilidad del uso de este biopolímero para tal fin. Luego se procedió a estudiar la cinética de liberación de la sulfadiazina de plata de películas de quitosanos. En la presente investigación se estudió la cinética de liberación de sulfadiazina de plata en tres diferentes tipos de quitosanos: uno de uso comercial y dos preparados en nuestros laboratorios. Se determinaron sus características fisicoquímicas como grado de desacetilación y peso molecular, obteniéndose quitosanos de pesos moleculares entre 170 – 490 kDa y grado de desacetilación entre 85 – 90%. Las películas desarrolladas fueron cargadas con dos diferentes concentraciones del fármaco y liberados a un medio buffer fosfato de pH 9 que simula el ambiente de una quemadura. Se determinó que la liberación del fármaco comienza con una etapa de equilibrio con el medio, seguida de una liberación controlada. Todas las películas mostraron un comportamiento similar; sin embargo, la película preparada con el quitosano de peso molecular de 486,2 kDa y grado de desacetilación de 89,55% fue la que liberó el fármaco de forma sostenida por tiempo más prolongado y a una mayor concentración en comparación con las otras. Las películas preparadas con los polielectrolitos quitosano-alginato no fueron homogéneas, observándose que el fármaco no fue cargado de manera efectiva. Esto se comprueba en el perfil de liberación, siendo este de concentraciones mucho menores que las halladas con películas de quitosano solo y por debajo del rango de calibración. Sin embargo, se obtienen mejores resultados con la película hecha de quitosano Q12 y alginato con una concentración máxima de 0,035 mg/L a la media hora de liberación y reduciendo su liberación hasta 0,00024 mg/L a las 23 horas, mientras que con quitosano Q13 se obtuvo a las 23 horas una liberación fuera del rango. Esta diferencia viene dada por la mayor interacción del quitosano Q12 de menor peso molecular con el alginato, dando una interacción mayor con el fármaco. Además, para poder comparar la efectividad de las películas, se realizó la liberación del fármaco desde una crema comercial de sulfadiazina al 1%. Se observó que, si bien la crema comercial libera el fármaco de forma sostenida, la concentración es mucho mayor, llegando a niveles de 0,089 mg/L a las 23 horas de liberación, mientras que las películas de quitosano pueden liberar 0,031 mg/L en el mismo tiempo. En consecuencia, existe la posibilidad de envenenamiento por grandes concentraciones de iones plata en sangre y tejidos, lo que puede ser evitado con el uso de los apósitos de quitosano.