16.02.2022 - Chinese Academy of Sciences

Fuertes y elásticos, pero degradables: bioplásticos a base de proteínas

¿Alivio para los océanos y los vertederos?

Más de ocho millones de toneladas de plástico acaban en los océanos cada año, un grave peligro para el medio ambiente y la salud. Los bioplásticos biodegradables podrían ser una alternativa. En la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigación ha presentado un nuevo método para la producción de plásticos basados en proteínas que son fácilmente procesables, biodegradables y biocompatibles, además de tener propiedades mecánicas favorables.

Ya sea en forma de envases o juguetes, películas de mantillo o coches, los plásticos basados en productos petroquímicos son omnipresentes: la demanda aumenta, al igual que los montones de basura. Los bioplásticos basados en materiales naturales como el almidón, o en biomateriales sintéticos como el ácido poliláctico, han mostrado una durabilidad, biocompatibilidad y/o biodegradabilidad inadecuadas en la mayoría de los casos. Además, suelen requerir métodos de procesamiento complejos y de alto consumo energético, así como productos químicos tóxicos.

Un equipo dirigido por Jingjing Li y Yawei Liu (Academia de Ciencias de China, Changchun, China), así como Bo Wei (Primer Centro Médico del Hospital General del Ejército Popular de Liberación) han introducido ahora nuevos bioplásticos con propiedades que pueden adaptarse según las necesidades. Para ello han desarrollado dos proteínas ricas en lisina y las han producido en cultivos bacterianos: "ELP" es un polipéptido similar a la proteína del tejido conjuntivo, la elastina. No tiene un plegamiento definido, lo que le confiere dureza y elasticidad. El "SRT" consiste en ELP más segmentos cristalinos de una proteína de calamar con una estructura de hoja β.

La ELP (o SRT) se reticula con un derivado del polietilenglicol (PEG) a través de sus grupos laterales de amino lisina. (El PEG se utiliza, entre otras cosas, en productos farmacéuticos.) Si la reticulación se produce en agua, el material puede secarse simplemente en un molde. El resultado es un bioplástico duro, transparente y resistente a los disolventes. Sus propiedades mecánicas pueden variar cambiando la proporción de PEG. Esto permite la producción de bioplásticos con alta resistencia mecánica a temperatura ambiente en cualquier forma deseada, y sin productos químicos tóxicos o pasos de procesamiento complejos como la licuefacción, la extrusión o el soplado. Su tensión de rotura supera la de muchos plásticos comerciales. Un problema que queda es que se hinchan en el agua.

Si el ELP se reticula en una solución de agua/glicerol, el material se gelifica y se convierte en un bioplástico blando y elástico. El equipo también utilizó la hilatura húmeda para producir biofibras tan resistentes como algunas sedas de araña biotecnológicas. La enzima natural elastasa degrada completamente todos los nuevos bioplásticos basados en proteínas.

Es concebible fabricar juguetes con este nuevo bioplástico no tóxico que puede teñirse con colorantes alimentarios. Este material también puede utilizarse para sellar heridas, ya que tiene efectos hemostáticos. Los implantes se descomponen por completo en pocas semanas.

Para almacenar información, el ELP podría polimerizarse junto con péptidos programados con códigos mediante sus secuencias específicas de aminoácidos. La información podría leerse de nuevo mediante la secuenciación. Esto permitiría una mayor densidad de información que la que es posible con el almacenamiento de datos del ADN.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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