UAM e IPN se unen para crear biopolímeros

Comunicación social UAM

Científicos de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) y del Instituto Politécnico Nacional (IPN) desarrollan biopolímeros a partir de residuos agroindustriales de la cáscara de jitomate, cuya cutícula es útil en procesos industriales de los sectores alimentario, farmacéutico y cosmético.

En este proyecto –por el que recibieron el Premio a la Investigación 2016 que otorga ésta última casa de estudio–, participan los doctores José Campos Terán y Dolores Reyes Duarte, profesores del Departamento de Procesos y Tecnología de la Unidad Cuajimalpa, y Daniel Arrieta Báez y Mayra Beatriz Gómez Patiño, científicos del Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologías (CNMN), quienes consideran fundamental la formación de recursos humanos con conocimientos y habilidades de ambas escuelas.

Desde hace varios años, este equipo de especialistas –conformado con el apoyo del antiguo Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal–, ha estudiado las características de la envoltura de este fruto para determinar si posee propiedades bioplásticas, que en las últimas décadas han sustituido a otros plásticos en múltiples aplicaciones.

La disminución en las reservas y el aumento en los precios de los combustibles fósiles han sido causa de un interés creciente en la búsqueda de fuentes innovadoras de materia prima para la síntesis de polímeros, por lo que los “plásticos base bio” experimentaron un rápido crecimiento debido a los beneficios medioambientales y a su condición de recursos renovables.

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Imagen: UAM

Los académicos explicaron en entrevista que cada año son producidas toneladas de desechos vegetales, confinados en los tiraderos municipales a cielo abierto y cuyo tratamiento representa una problemática de grandes dimensiones, si se considera que sólo el desperdicio de jitomate ocupa 20 por ciento de invernaderos y centrales de abasto.

Arrieta Báez, coordinador del proyecto, añadió que el recubrimiento de estos residuos agroindustriales servirá para obtener monómeros, aplicables en la síntesis de polímeros a través de biocatálisis con lipasas mediante principios renovables, y que los compuestos logrados son biodegradables, de uso posible en los sectores médico y alimenticio, entre otros.

El investigador puntualizó que en la parte básica tenían que saber cómo era la estructura de la cubierta de este fruto y cuáles eran sus componentes para proponer un modelo que, una vez caracterizado, pudiera ser reconstruido de nuevo.

Los plásticos están en la naturaleza y lo que hacen es estudiarlos para ver cómo están hechos y de alguna manera tratar de imitarlos con el fin de contribuir a resolver problemas como el de la contaminación.

Con ese objetivo fueron optimizados los procesos para conseguir el monómero principal de la cutícula del jitomate –ácido 10,16-dihidroxihexadecanoico–, lo que permite su recuperación en 45 % y su aplicación para producir biopolímeros susceptibles de ser empleados como transportadores de nutracéuticos, o incorporarlo en plásticos convencionales para dotar éstos de propiedades biodegradables adecuadas para el medio ambiente.

Este trabajo tuvo dos vertientes: una química, relativa a la formación de biopelículas de interés para la industria –pinturas, adhesivos y resinas–, y otra enzimática, asociada a la síntesis de biopolímeros innovadores de importancia en el traslado de fármacos, entre otras aplicaciones.

La doctora Reyes Duarte detalló que desde 2012 ambos grupos laboran juntos en el análisis de la biopelícula que cubre el fruto y han desarrollado un “procedimiento para obtener la cutícula, purificarla, conseguir los polímeros y monómeros y, en especial con el ácido 10,16-dihidroxihexadecanoico, sintetizar de manera enzimática –con un tratamiento de biocatálisis– nuevos polímeros y ácidos”.

Estas macromoléculas equivalen a las utilizadas en la industria para fabricar plásticos derivados del petróleo; es decir, a partir de un agroresiduo, lograr compuestos de origen biológico para crear materiales que pueden aprovecharse como recubrimientos de frutas y verduras para su conservación, bolsas biodegradables y moléculas acarreadoras de fármacos.

Las reacciones enzimáticas que implican la elaboración de oligómeros y polímeros fueron optimizadas para determinar la cantidad mínima de enzima –lipasa CAL-B–, así como el menor tiempo de reacción y temperatura, expuso la doctora Gómez Patiño.

El ácido 10,16-dihidroxihexadecanoico fue empleado de manera rápida, eficiente y sin contaminación para conseguir un diácido –el 7-oxo-hexadecanedioico, un compuesto relevante en las industrias farmacéutica y cosmética–, a partir de derivados de petróleo y en procesos que involucran altas presiones y temperaturas, por lo que el método implementado en este trabajo comprende la generación de diácidos con un rendimiento mayor a 80 por ciento a temperatura ambiente y presiones normales.

El doctor Campos Terán especificó que en el CNMN tuvieron lugar la extracción y la caracterización química para entender cómo está conformada la molécula, en tanto que en la UAM se llevaron a cabo los métodos fisicoquímicos y enzimáticos.

En el Laboratorio de Superficies de la Unidad Cuajimalpa se desarrolla además la caracterización de los polímeros pensando en sus aplicaciones posibles, aún a nivel de ciencia básica, agregó el jefe del Departamento de Procesos y Tecnología de esa sede académica.

Los polímeros tienen propiedades diferentes que son evaluadas y de ellas dependerá su uso como macromoléculas sintéticas o por sí mismos, por lo que al aprovechar la cualidad antioxidante del jitomate podría ser ocupada para la conservación de otros alimentos con el fin de que duren más tiempo en anaquel.

Los investigadores coincidieron en que, si bien este tipo de materiales no podrá competir con los provenientes del petróleo, es importante caracterizarlos, pues a partir de ellos son posibles las “ideas para incorporar y combinar los plásticos naturales y convencionales” de manera pertinente para el entorno.

Uno de los resultados más significativos de este proyecto colaborativo interinstitucional es la participación de alumnos de licenciatura, así como la titulación de un estudiante de la Maestría en Ciencias Naturales e Ingeniería, asesorado por Campos Terán y Arrieta Báez.

Otro aspecto relevante en la obtención de resultados que trasciendan el nivel de los profesores es que la investigación permita formar “recursos humanos con conocimientos y habilidades presentes en el IPN y en la UAM”, dijeron los especialistas.

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