Biopoimeros

INTRODUCCIÓN

Una gran cantidad de los productos de uso cotidiano que utiliza el ser humano, están elaborados principalmente de plásticos, que no son mas que polímeros sinteticos. Envase, computadoras, choces, bolígrafos, todos están constituidos por plásticos. El plástico es un material compuesto por uno o varios polimetos, materiales que obtienen a partir de los combustibles fosiles; estos materiales, tienden a ser muy duraderos pero se demoran eterniades en el proceso de biodegradación cuando han sido enajenados. Hoy en dia, existe una progresiva preocupación acerca del costo de los combustibles fosiles, y su impacto sobre el ambiente mismo, ha originado una revolución en la que se lucha por encontrar alternativas novedosas y que sustituyan a los plásticos petroquímicos, y es aquí donde los biopolimeros, hacen su aparición y adquieren importancia.

Los biopolimeros son polímeros producidos por organismos vivos, la celulosa, el almidon y la quitina, las proteínas y péptidos, y el ADN y ARN son ejemplos de biopolimeros, en donde el monómero de unidades, son los azucares, aminoácidos y nucleótidos, respectivamente. La diferencia principal entre polímero y biopolimero es su estructura. En general los polímeros (incluidos los biopolimeros) están constituidos por unidades repetitivas que se denominan monómeros. Sin embargo, los biopolímeros tienen, a menudo, una estructura definida; muchas veces, los polímeros espontáneamente, se acomodan en estructuras compactas características que determinan sus funciones biológicas y dependen del grado de complejidad de su agrupamiento primario. La biología estructural es el estudio de las propiedades estructurales de los biopolímeros. De hecho, ya que su síntesis es controlada por una plantilla de procesos dirigido en la mayoría de los sistemas en un vivo todos los biopolimeros son iguales, es decir, todos ellos contienen las secuencias similares y el numero de monómeros y por lo tanto todos tienen la misma masa. Este fenómeno se llama monodisperdiad (lM=1) en contraste con la polidispersidad encontrada en polímeros sintéticos.

Los polímeros son degradados mediante enzimas extracelulares que producen mono y oligómeros convenientes para la nutrición microbiana. Los polímeros biodegradables son aquellos polímeros que experimentan reacciones de degradación resultantes de la acción de microorganismos, tales como bacterias, hongos y algas,bajo condiciones que naturalmente ocurren en la Biosfera en un periodo de tiempo corto para dar CO2, H2O, sales minerales, nueva biomasa en presencia de O2, y CO2, CH4, sales minerales y nueva biomasa en ausencia de O2. (Sasikala CH 1996). Las enzimas que rompen polímeros son las celulosas, proteinasas y amilasas, que degradan celulosa, proteínas y almidón, respectivamente.

Las ventajas técnicas fundamentales respecto a los materiales no biodegradables es que: no es necesaria la remoción del material una vez cumplido la cura y restauración del tejido blando (suturasa) o duro (clavos y placas de fijación osea) en una segunda cirugía., es posible la restauración tisulamas eficaz que con el empleo de materiales masrigidos. Asi es posible la transferencia paulatina de cargas mecanicas desde el implante al tejido, a medida que el material se desintegra. Esto favorece la restricción plena de las funciones del tejido, es posible la fijación de drogas, cuya velociada de liberación puede ser controlada con la velocidad de degradación del polímero. Esto permite la curación de patologías en forma local y dosificada en forma continua y en tiempo preestablecidos, permiten contar con implantes que cumplen mas de una función (FuctionalPolymers): mecánica (substrato y fijación tisular), farmacológica (mediación), biológica (soporte y sustento tisular), etc, las posibilidades de estos implantes crecen con las necesidades de la Ingenieria genética (transporte e introducción de material genético), Ingenieriaed tejidos ( sustento y soporte de sustancias nutritivas en un microambiente amigable con los tejidos) y la Biotecnologia (transporte y soporte para cepas de bacterias, virus, anticuerpos, genes, células, microorganismos, etc)

PRINCIPALES BIOPOLIMEROS, PROPIEDADES Y APLICACIÓN

CELULOSA

Biopolímeros basados en celulosa: La celulosa se forma por unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídicos; tiene una estructura lineal en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos OH de las cadenas de glucosa y originan las fibras compactas que constituyen la pared celular. Es el biopolímero natural mas abundante en la naturaleza, forma parte del tejido de sosten de todas las plantas y su estructura es lineal, su costo en el mercado es muy económico, dicho biopolimero se puede someter a tratamientos termoquímicos pala la obtención de derivados.

La celulosa es un material muy sensible a la humedad, es insoluble y sus films no son 100% transparentes

Los polímeros basados en celulosa se producen mediante modificación química de celulosa natural. Los principales representantes son el celofán, el acetato de celulosa, el éster de celulosa, la celulosa regenerada para obras y los biomateriales compuestos de celulosa. En el algodón, la celulosa está disponible en su forma prácticamente pura; por el contrario, en la madera está presente junto con lignina y otros polisacáridos. Los ésteres de celulosa se utilizan en la fabricación de membranas y otros medios de separación. Los polímeros de celulosa también pueden usarse en procesos de extrusión y moldeo. La fi braregenerada de celulosa se utiliza mezclada con otras para la fabricación de prendas de vestir y en materiales higiénicos desechables. La celulosa de plantas y la celulosa de bacterias tienen la misma estructura química, pero diferentes propiedades fisicoquímicas. Las bacterias generalmente producen celulosa como un componente extracelular para protección de agentes mecánicos y químicos, así como para facilitar la adhesión de células a tejidos huéspedes.

ALMIDON

El almidon es polisacárido formado unidades respectivas de glucosa, que forman dos tipos de cadenas: Lineal: Amilosa, Ramificada: Amilopectinano es un termoplástico, sus fuentes principales son la papa, el maíz, el arroz entre otros. el almidon es el segundo biopolimeromas abundante, sus propiedades mecanicas LDPE-PS

el almidón es un polímero con alto potencial de utilización en la síntesis de materiales biodegradables. Sin embargo, su uso tiene limitaciones debido a su baja resistencia a la humedad, baja procesabilidade incompatibilidad con algunos polímeros hidrofóbicos. Por consiguiente, se han investigado

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