Sobre la confusión actual acerca del origen del término hidrogel
On the current confusion about the origin of the hydrogel term
Sobre la confusión actual acerca del origen del término hidrogel
Avances en Química, vol. 14, núm. 2, pp. 79-81, 2019
Universidad de los Andes
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Recepción: 10 Junio 2019
Aprobación: 28 Agosto 2019
Resumen: Los hidrogeles son materiales que han ganado un espacio importante en muchas actividades del quehacer humano, como por ejemplo en la remediación de aguas y suelos, en aplicaciones agrícolas para liberación controlada de agroquímicos y, especialmente, en el campo biomédico. Sus aplicaciones en este último sector incluyen desde la liberación controlada de fármacos hasta su empleo como andamiajes para el crecimiento de células. Sin embargo, a pesar de todos los avances experimentados por estos materiales en los últimos años, el origen del término “hidrogel” aparece errónea o muy confusa- mente reportado en la literatura relacionada al tema, especialmente en los trabajos más recientes. En este artículo se presentan los resultados de una investigación bibliográfica realizada con el objetivo de aclarar en lo posible este asunto, obteniendo evidencia de que el término fue acuñado por el químico escocés Thomas Graham en el año 1864, junto a otros términos relacionados como alcogel, sulfagel, glicerogel, lo que sin duda permite considerar a Graham como el creador del término gel en un sentido algo similar al que se emplea actualmente.
Palabras clave: historia de los hidrogeles, hidratos gelatinosos, coloides, Jakob van Bemmelen, Thomas Graham.
Abstract: Hydrogels are materials that have gained an important place in many human activities, i.e., water and soil remediation, agricultural applications as the con- trolled release of agrochemicals, and especially in the biomedical field. Its applications in this sector include from the controlled release of drugs to its use as scaffolds for cell growth. However, despite all the advances experi- enced by these materials in recent years, the origin of the term "hydrogel" appears erroneously or very confusedly reported in the literature related to this topic, especially in the most recent works. This paper presents the results of a bibliographic research carried out with the aim of clarifying this issue as far as possible, obtaining evidence that the term was coined by Scottish chemist Thomas Graham in 1864, along with other related terms such as alcogel, sulphagel, glycerogel, which undoubtedly allows to consider Graham as the creator of the term gel in a sense somewhat similar to that currently used.
Keywords: Hydrogel´s history, gelatinous hydrates, Colloids, Jakob van Bemmelen, Thomas Graham.
Introducción
Numerosos autores, especialmente en los últimos años1,2,3,4,5,6, coinciden erróneamente en considerar el trabajo del científico holandés Jakob Maarten van Bemmelen7(Almelo, 3 de noviembre de -Leiden, 13 de marzo de 1911) como la fuente donde aparece por primera vez reportado el término “hidrogel”. Dicho trabajo, escrito en alemán y referenciado usualmente en el año 1894, parece haber sido publicado realmente en 1893, como podría inferirse de la nota al final de este artículo, la cual señala que fue recibido en la redacción el 25 de noviembre de 1893. Adicionalmente, habría que indicar que una especie de resumen de este trabajo, realizado por el mismo autor y publicado en francés en 18948, confirmaría el año 1893 como el año de publicación del mencionado trabajo.
Por otra parte, se pueden encontrar también algunos trabajos donde la información sobre el origen del término necesitaría ser revisada porque se expone de manera confusa9,10.
En este artículo se presentan los resultados de una investiga ción bibliográfica realizada con el objetivo de aclarar en lo posible el origen del término hidrogel, de uso tan extendido en nuestros días.
Los aportes de van Bemmelen
En los dos trabajos comentados anteriormente7,8 van Bemmelen usa el término “hydrogel”, tanto en alemán como en francés, de una manera llamativamente familiar, lo que permite suponer que era ya conocido para la época. Por ello, se podría decir con un alto grado de seguridad que el término fue utilizado por este reconocido científico - para un sistema distinto (dispersiones de un óxido metálico en agua que mos traban un comportamiento gelatinoso) a los sistemas para los cuales se aplica hoy en día (redes tridimensionales poliméri cas entrecruzadas que pueden absorber grandes cantidad de agua manteniendo su forma) - debido a la influencia de la descripción de los sistemas coloidales hecha en 186011a por el científico escocés Thomas Graham (Glasgow, 21 de diciembre de 1805 – Londres, 16 de septiembre de 1869), como se infiere de la alusión directa que hace van Bemmelen a los “Hydrogels von Graham”.. Es destacable el hecho que van Bemmelen lograse discutir en este tiempo. sobre la presencia en estos “hidrogeles” de un tipo de agua (que llamó agua de absorción o de imbibición), distinta a la que existe en los hidratos de dichos óxidos. Adicionalmente, logró establecer que la cantidad de esta agua de absorción depende “…de la presión de vapor del medio (es decir, la concentración de la fase gaseosa), la temperatura y los cambios que transforman el cuerpo coloidal poco a poco durante el secado o bajo agua. …” (traducción propia de la referencia 8).
Los trabajos pioneros de Graham
En este punto merece la pena indicar que en su trabajo pione ro sobre la ciencia de los coloides “La difusión líquida apli- cada al análisis”11b, Graham dividió las sustancias en cristaloides y coloides, indicando en relación a estos últimos que pueden ser ejemplificados por la gelatina animal pero incluyendo también entre ellos “… el ácido silícico hidratado y un número de peróxidos metálicos hidratados solubles, de los cuales poco se conoce hasta ahora; también almidón, gomas vegetales y dextrina, caramelo, taninos, albúmina y extractos vegetales y animales. …” (traducción propia de la referencia 11).
Con la sospecha que el término “hydrogel” podía haber sido usado antes de 1893, y sabiendo que para esa época van Bermmelen hablaba de los “hidrogeles de Graham”, se inició una búsqueda de dicho término en referencias que pudieran ser accesibles a través de Internet. En tal sentido, se pudo encontrar en una biografía de van Bemmelen, publicada en el sitio web del Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Kiel, Alemania, una lista de sus publicaciones12. Entre ellas destacan dos trabajos en cuyos títulos aparece el término “hydrogel”, el primero fechado en 1888, relacionado con el estudio de sistemas basados en el ácido silícíco13, y el segundo publicado en 1882, relacionado con “hidrogeles” de los óxidos de berilio y de aluminio14a. Este último trabajo parece haber sido publicado previamente en 188114b.
En este punto, la evidencia apuntaba fuertemente a que el término “hidrogel” podría haber sido acuñado por Graham, como había sido propuesto en 1979 por el Profesor Jerker Porath, de la Universidad de Upsala en Suecia, durante una reunión de la Sociedad Bioquímica realizada el 28 de junio en la Universidad de Cambridge15. Aún cuando en este trabajo no se presenta alguna referencia asociada al uso del término por vez primera, permitió enfocar la búsqueda hacia los traba jos de Graham, lo cual arrojó resultados altamente positivos. En efecto, en un trabajo publicado por Graham en 1864, relacionado con las propiedades del ácido silícico y otras sustancias coloidales16, el asunto parece resolverse en uno solo de sus párrafos, en el cual Graham indica “Si se me permite distinguir los hidratos líquidos y gelatinosos del ácido silícico por los términos formados irregularmente de hidrosol e hidrogel de ácido silícico, los dos cuerpos alcohólicos correspondientes que ahora se presentan pueden denominarse alcosol y alcogel del ácido silícico.” (traducción propia de la referencia 16)
La búsqueda de trabajos previos de Graham donde se hiciera alusión a los hidratos líquidos y gelatinosos del ácido silícico mediante los términos hidrosol e hidrogel del ácido silícico, respectivamente, no ha logrado algún resultado concreto. Dicha búsqueda se realizó minuciosamente en el compendio de todos los trabajos de Graham publicado en Edinburgo por Young y Smith en 187617. Este compendio ha sido digitalizado y puesto en línea gratuitamente por el proyecto Libros Google.
Es importante indicar que Graham no menciona el término hidrogel en el trabajo de 186111b, aún cuando se describen varios sistemas coloidales, incluyendo el del ácido silícico y el de la gelatina, que él denomina hidratos gelatinosos (gelatinous hydrates), sospechándose que el origen del término “hydrogel” está en dicha denominación, la cual pudo haber sido combinada y reducida posteriormente en el término irregularmente formado de “hydrogel”, como él mismo Graham lo indica en 186416. Igualmente, se podría asumir que el término más amplio “gel” derivó también de este trabajo16, donde se crean nombres más específicos para algunos de los sistemas estudiados, como por ejemplo “alcogel”, “sulfagel”, y “glicerogel”. Es decir, que el término “gel” derivó del com portamiento similar de estos sistemas con el de la gelatina. Una de las versiones del origen de la palabra gelatina es que ésta se tomó del extinto idioma Dalmata, usada en la Croacia antigua (galatina, que se refería a la sustancia gelatinosa con la que se conservaba y exportaba pescado desde la actual ciudad de Dubrovnik), pasando al francés (galantine) y trans- formándose en el idioma italiano en gelatina, probablemente por influencia del término gelato (que se endurece al enfriar)18.
Conclusiones
En la literatura reciente se ha establecido de manera errónea el origen del término hidrogel en el trabajo de van Bemmelen de 1894.. También es posible encontrar algunos trabajos que presentan información confusa con relación al origen del término.
En el presente trabajo se logró rastrear el origen del término “hidrogel” (al igual que el origen del término “hidrosol”) unos 30 años antes, en el trabajo de Thomas Graham de 1864, relacionado con el ácido silícico y otros sistemas coloidales16. Similarmente, en ese mismo trabajo se encuentra el origen de otros términos específicos relacionados, como “alcogel”, “sulfagel” y “glicerogel” (al igual que el de los términos “al cosol”,” sulfasol” y “glicerosol”) los cuales pudieron haber motivado la aparición de los términos más generales “gel” y “sol”, lo cual reafirmaría a Thomas Graham como el acuñador de los nombres que definen estos tipos de materiales y como su investigador pionero más relevante.
Referencias
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3. VW Ng, JM Chan, H Sardon, RJ Ono, JM Garcia, YY Yang, JL Hedrick. Antimicrobial hydrogels: A new weapon in the arsenal against multidrug-resistant infections. Advanced Drug Delivery Reviews, 78, 46-62 (2014).
4. P Lulński, M Woźnica. Molecularly Imprinted Hydrogels for the Selective Release of Therapeutics. En: Functional Hydrogels in Drug Delivery (pp. 64-87). CRC Press (2017).
5. S Thakur, VK Thakur, OA Arotiba. History, Classification, Properties and Application of Hydrogels: An Overview. En: Hy- drogels, Gels Horizons: From Science to Smart Materials. Eds. VK Thakur y MK Thakur. Chapter 2. © Springer Nature Singa- pore Pte Ltd. (2018).
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9. P Lulński, M Woźnica. Molecularly Imprinted Hydrogels for the Selective Release of Therapeutics. En: Functional Hydrogels in Drug Delivery (pp. 64-87). CRC Press (2017).
10. M Rizwan, R Yahya, A Hassan, M Yar, AD Azzahari, V Selvanathan, F Sonsudin, CN Abouloula. pH Sensitive Hydro- gels in Drug Delivery: Brief History, Properties, Swelling, and Release Mechanism, Material Selection and Applications. Pol- ymers, 9, Article 137, 32 pags. (2017).
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12. K Beneke, G Lagaly. Jakob Maarten van Bemmelen (November 3, 1830 Amelo – March 13, 1911 Leiden) and the history of the theory of adsorption from solution (2005). Disponible en línea en: https://doi.org/www.unikiel.de/anorg/lagaly/group/klaus Schiver/bemmelen.pdf. Consultado: 07/07/2019 y se obtuvo el permiso escrito de los autores para la cita.
13. JM Van Bemmelen. L´hydrogel de l´acide silicique. Rec. Trav. Chim. Pays-Bas, 7, 69 (1888).
14. (a) JM Van Bemmelen. Das Hydrogel und das Hydrat des Berylloxyds und des Magnesiumoxyds. Journal für Praktische Chemie. Leipzig, Bd. 26, S. 227 (1882)
15. J Porath. Molecular-Sieving and Non-Ionic Adsorption in Poly- saccharide Gels. Biochemical Society Transactions, 7, 1197- 1222 (1979).
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11. (b) T Graham. Liquid Diffusion Applied to Analysis. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 151, 183-224 (1861).
14.(b) JM Van Bemmelen. Das Hydrogel und das Hydrat des Berylloxyds und des Magne-siumoxyds. Kon. Akad. v. Wetensch. 24 Sept. (1881). Amsterdam