La polietilenimina encuentra muchas aplicaciones en productos como: detergentes, adhesivos, agentes de tratamiento del agua y cosméticos. Debido a su capacidad para modificar la superficie de las fibras de celulosa, la PEI se emplea como agente de resistencia a la humedad en el proceso de fabricación de papel. También se utiliza como agente floculante con soles de sílice y como agente quelante con capacidad para complejizar iones metálicos como el zinc y el circonio. También hay otras aplicaciones altamente especializadas del PEI:
BiologíaEditar
El PEI tiene una serie de usos en la biología de laboratorio, especialmente en el cultivo de tejidos, pero también es tóxico para las células si se utiliza en exceso. La toxicidad se produce por dos mecanismos diferentes, la alteración de la membrana celular que conduce a la muerte celular necrótica (inmediata) y la alteración de la membrana mitocondrial tras la internalización que conduce a la apoptosis (retardada).
Promotor de la adhesiónEditar
Las polietileniminas se utilizan en el cultivo celular de células de débil anclaje para aumentar la adhesión. La PEI es un polímero catiónico; las superficies externas de las células, cargadas negativamente, son atraídas por las placas recubiertas de PEI, lo que facilita una fijación más fuerte entre las células y la placa.
Reactivo de transfecciónEditar
La poli(etilenimina) fue el segundo agente de transfección polimérico descubierto, después de la poli-l-lisina. La PEI condensa el ADN en partículas cargadas positivamente, que se unen a residuos aniónicos de la superficie celular y se introducen en la célula por endocitosis. Una vez dentro de la célula, la protonación de las aminas da lugar a una afluencia de contra-iones y a una disminución del potencial osmótico. La hinchazón osmótica que se produce hace estallar la vesícula y libera el complejo polímero-ADN (polímero) en el citoplasma. Si el políplex se desempaca entonces el ADN queda libre para difundirse hacia el núcleo.
Permeabilización de bacterias gramnegativasEditar
La poli(etilenimina) es también un eficaz permeabilizador de la membrana externa de las bacterias gramnegativas.
Captura de CO2Editar
Tanto la polietilenimina lineal como la ramificada se han utilizado para la captura de CO2, frecuentemente impregnada sobre materiales porosos. El primer uso del polímero PEI en la captura de CO2 se dedicó a mejorar la eliminación de CO2 en aplicaciones de naves espaciales, impregnado sobre una matriz polimérica. Posteriormente, se cambió el soporte a MCM-41, una sílice hexagonal mesoestructurada, y se retuvieron grandes cantidades de PEI en la llamada «cesta molecular». Los materiales adsorbentes MCM-41-PEI dieron lugar a mayores capacidades de adsorción de CO2 que el PEI a granel o el material MCM-41 considerados individualmente. Los autores afirman que, en este caso, se produce un efecto sinérgico debido a la elevada dispersión del PEI dentro de la estructura de poros del material. A raíz de esta mejora, se desarrollaron nuevos trabajos para profundizar en el comportamiento de estos materiales. Se han realizado trabajos exhaustivos sobre la capacidad de adsorción de CO2 así como la selectividad de adsorción de CO2/O2 y CO2/N2 de varios materiales MCM-41-PEI con polímeros PEI. También se ha ensayado la impregnación de PEI sobre diferentes soportes como una matriz de fibra de vidrio y monolitos. Sin embargo, para un rendimiento adecuado en condiciones reales en la captura de postcombustión (temperaturas suaves entre 45-75 °C y presencia de humedad) es necesario utilizar materiales de sílice térmica e hidrotérmicamente estables, como el SBA-15, que además presenta una mesoestructura hexagonal. También se han comprobado las condiciones de humedad y del mundo real cuando se utilizan materiales impregnados de PEI para adsorber el CO2 del aire.
Una comparación detallada entre el PEI y otras moléculas que contienen aminoácidos mostró un rendimiento excelente de las muestras que contienen PEI con los ciclos. Además, sólo se registró una ligera disminución en su captación de CO2 al aumentar la temperatura de 25 a 100 °C, lo que demuestra una alta contribución de la quimisorción a la capacidad de adsorción de estos sólidos. Por la misma razón, la capacidad de adsorción bajo CO2 diluido fue de hasta el 90% del valor bajo CO2 puro y también se observó una alta selectividad no deseada hacia el SO2. Últimamente, se han realizado muchos esfuerzos para mejorar la difusión del PEI dentro de la estructura porosa del soporte utilizado. Se consiguió una mejor dispersión del PEI y una mayor eficiencia del CO2 (relación molar CO2/NH) impregnando un material PE-MCM-41 con plantilla en lugar de poros cilíndricos perfectos de un material calcinado, siguiendo una ruta previamente descrita. También se ha estudiado el uso combinado de organosilanos como el aminopropil-trimetoxisilano, el AP y el PEI. El primer enfoque utilizó una combinación de ellos para impregnar soportes porosos, consiguiendo una cinética de adsorción de CO2 más rápida y una mayor estabilidad durante los ciclos de reutilización, pero no una mayor eficiencia. Un método novedoso es la llamada «doble funcionalización». Se basa en la impregnación de materiales previamente funcionalizados por injerto (unión covalente de organosilanos). Los amino grupos incorporados por ambas vías han mostrado efectos sinérgicos, logrando elevadas absorciones de CO2 de hasta 235 mg CO2/g (5,34 mmol CO2/g). También se estudió la cinética de adsorción de CO2 para estos materiales, mostrando tasas de adsorción similares a las de los sólidos impregnados. Este es un hallazgo interesante, teniendo en cuenta el menor volumen de poros disponible en los materiales doblemente funcionalizados. Por lo tanto, también se puede concluir que su mayor captación y eficiencia de CO2 en comparación con los sólidos impregnados puede atribuirse a un efecto sinérgico de los grupos amino incorporados por dos métodos (injerto e impregnación) más que a una cinética de adsorción más rápida.
Modificador de baja función de trabajo para la electrónicaEditar
La poli(etilenimina) y la poli(etilenimina) etoxilada (PEIE) se han mostrado como eficaces modificadores de baja función de trabajo para la electrónica orgánica por Zhou y Kippelen et al. Podría reducir universalmente la función de trabajo de los metales, los óxidos metálicos, los polímeros conductores y el grafeno, etc. Es muy importante que se pueda producir un polímero conductor de baja función de trabajo procesado en solución mediante la modificación de PEI o PEIE. Sobre la base de este descubrimiento, los polímeros se han utilizado ampliamente para las células solares orgánicas, los diodos emisores de luz orgánicos, los transistores de efecto de campo orgánicos, las células solares de perovskita, los diodos emisores de luz de perovskita, las células solares de puntos cuánticos y los diodos emisores de luz, etc.