• Creados a partir de maíz y azúcares,
los materiales que desarrolla Ángel Romo Uribe, del Instituto
de Ciencias Físicas, no contaminan ni dependen del petróleo
• Las características físicas de los biopolímeros
son similares a los plásticos sintéticos, pero
en vez de cientos de años, tardan algunos meses en degradarse
Una nueva generación de plásticos biodegradables
se desarrolla en la UNAM. Derivados de fuentes orgánicas
como el maíz y los azúcares, estos materiales no
contaminan ni provienen del petróleo.
Sus características físicas y funcionales
compiten con los plásticos convencionales, pero a diferencia
de éstos, se degradan de forma natural en unos meses; con
ello, se evitan los cientos de años que los empaques y
bolsas permanecen en rellenos sanitarios, suelos y ríos,
contaminando al planeta.
El proyecto para desarrollarlos está encabezado
por Ángel Romo Uribe, doctor en Física e investigador
del Instituto de Ciencias Físicas (ICF) de esta casa de
estudios, con sede en el campus Morelos. Se ensaya en
el Laboratorio de Nanopolímeros y Coloides, que Romo fundó
en 2003, cuando regresó a México después
de una estancia de 15 años en Estados Unidos.
“La idea de desarrollar este proyecto surge de
dos necesidades: detener la contaminación emanada de polímeros
sintéticos y generar fuentes sustentables y renovables
de compuestos orgánicos para generar polímeros,
y así evitar la enorme dependencia del petróleo”,
dijo.
A diferencia de los polímeros —moléculas
de gran tamaño constituyentes de plásticos, que
en su mayoría se producen en la industria petroquímica—,
los biopolímeros tienen un origen orgánico como
el maíz, la soya y elementos base como ADN y ARN, azúcares,
proteínas y aminoácidos presentes en plantas y derivados
como la madera y el algodón.
Romo Uribe comentó que la degradación de
estos materiales depende de sus dimensiones físicas. “Una
película delgada de ácido poliláctico de
unas 20 micras de grosor se degradará en unos seis meses;
piezas más gruesas tardarán más tiempo, pero
nunca alcanzan los cientos de años que toman los polímeros
sintéticos”.
Propiedades competitivas
Aunque se degradan en forma acelerada, los biomateriales son resistentes
y pueden competir en el mercado con los plásticos convencionales.
“Sus propiedades físicas son comparables
a las de los sintéticos; por ejemplo, el polihidroxibutirato
(PHB) compite con el polipropileno (PP), pero a diferencia del
PP, el PHB es biodegradable”, señaló.
El tamaño promedio de un polímero convencional
como el poliestireno, puede variar desde 0.5, hasta 200 nanómetros.
Un nanómetro equivale a la millonésima parte de
un milímetro.
“Los nanopolímeros que estudiamos tienen
dimensiones desde ocho nanómetros, en forma esférica,
y de 250 nanómetros de diámetro y hasta miles de
nanómetros de longitud en forma de fibra”, comentó
Romo.
Una ventana de oportunidad está en el área
biomédica, donde pueden usarse para hacer hilo de sutura,
catéteres, prótesis y membranas que promueven el
crecimiento de células y tejidos.
Su naturaleza orgánica favorece la rápida degradación
de los materiales y evita el rechazo que a veces causan los sintéticos
en los pacientes, añadió.
Técnicas de electro-hilado
En el laboratorio del Instituto de Ciencias Físicas de
la UNAM, Ángel Romo y su equipo obtienen los biomateriales
a escala nanométrica a partir de técnicas de electro-hilado,
que consisten en la producción de fibras por aplicación
de un campo eléctrico.
En este proyecto, colaboran con Michael Jaffe, del Instituto
Tecnológico de Nueva Jersey. Por parte del gobierno de
México, cuentan con financiamiento del Consejo Nacional
de Ciencia y Tecnología, y del gobierno de Estados Unidos,
de la National Science Foundation.
Hacia biopolímeros inteligentes
En otra investigación, que de forma paralela realiza con
la estadounidense Universidad de Syracuse, Romo trabaja en el
desarrollo de polímeros biodegradables inteligentes.
“Son aquellos que responden a estímulos
externos, como cambios de temperatura, de campos eléctricos
o magnéticos, o de medio ácido o básico (PH).
No es necesario que sean biodegradables, pero muchos lo son, porque
esta característica abre muchas aplicaciones en el campo
biomédico”, explicó.
En su laboratorio, trabaja en polímeros con memoria.
“Estos materiales ‘recuerdan’ la forma que tenían
antes de ser manipulados y pueden regresar a ella con un simple
cambio de temperatura”, comentó el físico.
Para que un polímero responda a un estímulo
como el calor o el frío, los científicos aprovechan
las transiciones térmicas (o de fase) inherentes a cualquier
material.
Actualmente, este proyecto del ICF cuenta con algunos
biopolímeros con memoria de forma. “Estamos en proceso
de estudiar sus propiedades físicas y establecer una correlación
estructura-propiedades, el know-how, que es el que determina
el desarrollo tecnológico”, comentó.
Las futuras aplicaciones de los biopolímeros inteligentes
variarán según el estímulo al que respondan,
y estarán en el área biomédica, en sensores
inteligentes, sistemas de protección, procesos inteligentes,
pinturas y sistemas electromecánicos, entre otros.
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