Biopolímero
Las aplicaciones de los biopolímeros pueden clasificarse en dos campos principales, que se diferencian por su uso biomédico e industrial.
BiomedicalEdit
Debido a que uno de los principales propósitos de la ingeniería biomédica es imitar partes del cuerpo para mantener las funciones corporales normales, debido a sus propiedades biocompatibles, los biopolímeros se utilizan ampliamente para la ingeniería de tejidos, los dispositivos médicos y la industria farmacéutica. Muchos biopolímeros pueden utilizarse para la medicina regenerativa, la ingeniería de tejidos, la administración de fármacos y las aplicaciones médicas en general debido a sus propiedades mecánicas. Proporcionan características como la curación de heridas, y la catalización de la bioactividad, y la no toxicidad. En comparación con los polímeros sintéticos, que pueden presentar varias desventajas como el rechazo inmunogénico y la toxicidad después de la degradación, muchos biopolímeros son normalmente mejores con la integración corporal, ya que también poseen estructuras más complejas, similares a las del cuerpo humano.
Más específicamente, los polipéptidos como el colágeno y la seda, son materiales biocompatibles que se están utilizando en la investigación de vanguardia, ya que son materiales baratos y fáciles de conseguir. El polímero de gelatina se utiliza a menudo en los vendajes de las heridas, donde actúa como adhesivo. Los andamios y las películas con gelatina permiten que los andamios contengan fármacos y otros nutrientes que pueden utilizarse para suministrar a una herida para su curación.
Como el colágeno es uno de los biopolímeros más populares utilizados en la ciencia biomédica, he aquí algunos ejemplos de su uso:
Sistemas de administración de fármacos basados en el colágeno: las películas de colágeno actúan como una membrana de barrera y se utilizan para tratar infecciones de tejidos como el tejido corneal infectado o el cáncer de hígado. Las películas de colágeno se han utilizado para transportar genes que pueden promover la formación de huesos.
Esponjas de colágeno: Las esponjas de colágeno se utilizan como apósito para tratar a las víctimas de quemaduras y otras heridas graves. Los implantes a base de colágeno se utilizan para cultivar células de la piel o como portadores de fármacos que se utilizan para las heridas por quemaduras y para sustituir la piel.
Colágeno como hemostático: Cuando el colágeno interactúa con las plaquetas provoca una rápida coagulación de la sangre. Esta rápida coagulación produce un marco temporal para que el estroma fibroso pueda ser regenerado por las células del huésped. El hemostato a base de colágeno reduce la pérdida de sangre en los tejidos y ayuda a gestionar las hemorragias en órganos celulares como el hígado y el bazo.
El quitosano es otro biopolímero muy popular en la investigación biomédica. El quitosano se deriva de la quitina, el principal componente del exoesqueleto de crustáceos e insectos y el segundo biopolímero más abundante del mundo. El quitosano tiene muchas características excelentes para la ciencia biomédica. El quitosano es biocompatible, es altamente bioactivo, lo que significa que estimula una respuesta beneficiosa del cuerpo, puede biodegradarse, lo que puede eliminar una segunda cirugía en aplicaciones de implantes, puede formar geles y películas, y es selectivamente permeable. Estas propiedades permiten diversas aplicaciones biomédicas del quitosano.
El quitosano como administración de fármacos: El quitosano se utiliza principalmente con la focalización de fármacos porque tiene potencial para mejorar la absorción y la estabilidad de los mismos. además el quitosano conjugado con agentes anticancerígenos también puede producir mejores efectos anticancerígenos al provocar la liberación gradual del fármaco libre en el tejido canceroso.
El quitosano como agente antimicrobiano: El quitosano se utiliza para detener el crecimiento de microorganismos. Realiza funciones antimicrobianas en microorganismos como algas, hongos, bacterias y bacterias grampositivas de diferentes especies de levadura.
Compuesto de quitosano para la ingeniería de tejidos: La potencia de la mezcla de quitosano junto con el alginato se utiliza conjuntamente para formar apósitos funcionales para heridas. Estos apósitos crean un entorno húmedo que ayuda al proceso de curación. Este apósito para heridas también es muy biocompatible, biodegradable y tiene estructuras porosas que permiten que las células crezcan en el apósito.
IndustrialEdit
Alimentación: Los biopolímeros se están utilizando en la industria alimentaria para cosas como el envasado, las películas de encapsulación comestibles y el recubrimiento de alimentos. El ácido poliláctico (PLA) es muy común en la industria alimentaria debido a su color claro y su resistencia al agua. Sin embargo, la mayoría de los polímeros tienen una naturaleza hidrofílica y comienzan a deteriorarse cuando se exponen a la humedad. Los biopolímeros también se utilizan como películas comestibles que encapsulan alimentos. Estas películas pueden llevar cosas como antioxidantes, enzimas, probióticos, minerales y vitaminas. Los alimentos que se consumen encapsulados con la película de biopolímeros pueden aportar estas cosas al organismo.
Envasado: Los biopolímeros más comunes utilizados en los envases son el polihidroxialcanoato (PHA), el ácido poliláctico (PLA) y el almidón. El almidón y el PLA son biodegradables y están disponibles en el mercado, lo que los convierte en una opción habitual para los envases. Sin embargo, sus propiedades de barrera y sus propiedades térmicas no son ideales. Los polímeros hidrofílicos no son resistentes al agua y permiten que el agua atraviese el envase, lo que puede afectar al contenido del mismo. El ácido poliglicólico (PGA) es un biopolímero que tiene grandes características de barrera y ahora se está utilizando para corregir los obstáculos de barrera del PLA y el almidón.
Purificación del agua: Un biopolímero más reciente llamado quitosano se ha utilizado para la purificación del agua. El quitosano se utiliza como un floculante que sólo tarda unas semanas o meses en lugar de años en degradarse en el medio ambiente. El quitosano purifica el agua por quelación cuando elimina los metales del agua. La quelación se produce cuando los sitios de unión a lo largo de la cadena del polímero se unen al metal en el agua formando clelatos. El quitosano se ha utilizado en muchas situaciones para limpiar aguas pluviales o residuales que puedan estar contaminadas.