Artrópodos, quitosano y un adiós al plástico

30 de octubre de 2015

¿Qué es el quitosano?

El quitosano, es un polisacárido lineal compuesto de cadenas β-(1-4) D-glucosaminay N-acetil-D-glucosamina, fuedescubierto en el año 1859.El quitosano se produce comercialmente mediante la desacetilación de la quitina, que es un elemento estructural en el exoesqueleto de los crustáceos e insectos y artrópodos en general.
El grupo amino constituye el principal componente en el quitosano. Un grupo amino es un grupo funcional derivado del amoníaco o alguno de sus derivados, su fórmula más conocida en -NH2; posee una ligera carga positiva y es soluble en medios ácidos o en soluciones neutras; es un bioadhesivo y puede ligarse negativamente a las superficies cargadas negativamente tales como las membranas mucosas. Debido a esta propiedad física, permite el transporte de principios activos polares a través de las superficies epiteliales, siendo además biocompatible y biodegradable.
El quitosano se emplea principalmente como una ayuda en el crecimiento de las plantas, debido a sus propiedades como sustancia que permite promover la defensa de las plantas contra infecciones provocadas por hongos. También se ha utilizado en la coagulación de las caseínas de la leche y la producción de quesos de bajo contenido calórico; en la filtración y depurado de aguas, allí donde es necesario remover partículas en suspensión de un líquido; en combinación con la bentonita, gelatina, gel de sílice, la cola de pescado u otros agentes ligantes se usa en la clarificación del vino y de la cerveza, añadido tras el proceso de vertido, mejora la floculación y arrastra las células de levadura, partículas procedentes de las frutas y otros detritus que disminuyen la calidad del vino. Puede combinarse con sílice coloidal para el tratamiento y floculación de vinos blancos debido a que no requiere de taninos ácidos encontrados principalmente en los vinos tintos.
Dado su bajo índice de toxicidad y su abundancia en el medio ambiente, no es dañino siempre que se emplee de acuerdo con las indicaciones establecidas.

¿Cuáles son las nuevas perspectivas con el quitosano?

Muchos objetos de plástico, como los envases desechables, embalajes, botellas, etc. se fabrican sin pensar en su vida útil, y en cuánto le cuesta al medio ambienteeliminar ese plástico que tiramos como basura. Por ejemplo, envases de líquidos como el aceite de cocina, no son susceptibles de asimilarse de nuevo en la naturaleza, porque su material tarda aproximadamente unos 180 años en degradarse.
Javier Fernández, investigador español, es un ardiente defensor del quitosano y piensa que este material podría ser la solución futura al problema de la contaminación del medio ambiente por el plástico. Él estudió arduamente los caparazones de insectos y crustáceos y halló que la piel de un insecto está hecha de quitosanoy proteínas como la fibroína (una proteína de la seda). El quitosano y la fibroína se combinan para dotar al exoesqueleto del insecto de rigidez (alas) o elasticidad (articulaciones). Para ilustrar estas propiedades, el investigador cita el caso del Rhodnius prolixus, que es una especie de heteróptero triatómido; es el segundo vector más importante de la enfermedad de Chagas, luego de Triatoma infestans, y se le llama vulgarmente chipo o pito, especialmente en Venezuela y Colombia, pero es muy común en toda América Central y Sudamérica, este hemíptero es capaz de controlar su rigidez, como cuando se infla para absorber sangre de otras especies.
Explica el científico que la industria quiere reducir la dependencia del plástico. Y, por otro lado, muchas empresas médicas están interesadas en aplicaciones que van desde la el cura de hernias, suturas reabsorbentes, pegamento quirúrgico o piel artificial. Pero, surgió un problema con la seda, es que encarecía mucho el proceso para finalidades industriales. De manera, que el equipo de trabajo se empeñó enreducir el coste en la rama industrial y, finalmente, dar con la fórmula exacta para crear un quitosano sin seda, y que reproduce a la perfección sus características naturales. Los investigadores insisten en que no están creando un nuevo material, sino empleando técnicas de microelectrónica y nanotecnología para diseñar la estructura y las propiedades extraordinarias que posee el quitosano en la naturaleza, y así, destinarlo a otras aplicaciones.
Señala el científico, que una de las principales ventajas del material es que cuesta muy poco, y se ha usado tradicionalmente como material de desecho, al tirar a la basura las cabezas y caparazones de gambas, camaronesy langostas. Además, es muy fácil de conseguir, ya que es el segundo material orgánico más abundante en la Tierra por detrás de la celulosa. Hemos rescatado un material olvidado para tratar de usarlo como lo hace la naturaleza y de acuerdo con el medio ambiente, añade el científico.

¿Qué hacen los científicos en el laboratorio?

Una vez allí, al quitosano que llega en forma de polvo o escamas, se le añade agua y ácido acético para conseguir su disolución. De manera que las moléculas del quitosano se separan y se obtiene una disolución definitiva del 4% del mismo en agua. Partiendo de esa disolución, los científicos quieren conseguir que el quitosano recupere su estructura y propiedades naturales. Así, el proceso requiere una segunda fase en la que se evapora la disolución de forma muy controlada. Hay un tiempo exacto en el que la disolución se convierte en un cristal líquido, que al tacto se parece mucho a la plastilina, de manera que fluye pero conservando moléculas de cristal. Según el grado de evaporación, la mezcla poseerá unas propiedades más líquidas o viscosas.

¿Por qué el estudio del quitosanono se había explotado hasta ahora?

El investigador español recuerda que el quitosano se descubrió en el siglo XIX y que, a principios del XX, se investigaron sus propiedades hasta el punto que la empresa química DuPont conserva patentes de esa época. Pero, con la introducción del plástico, un producto que el investigador califica como “el material del siglo XX”, se provocó la paralización de las investigaciones con el quitosano y otros materiales. El plástico le hizo sombra al quitosano. No fue hasta los años 70 del siglo pasado, a raíz de la preocupación por los materiales sostenibles, que se recuperó esta rama de la ciencia.
Quizás, ya en un par de años aproximadamente, la producción de quitosano pueda hacerse a gran escala. Pero, mientras tanto, el uso de bolsas de plástico es algo que se podría solucionar fácilmente desde el punto de vista legislativo, ya que la sociedad no tendría muchos problemas en usar bolsas de tela. Otro gran cambio futuro, sería usar plásticos obtenidos con nuevos materiales que no tengan impacto medioambiental, lo cual implicaría un desarrollo tecnológico avanzado.
El quitosano, como material biodegradable podría dar al traste al plástico y abrir nuevas vías de investigación en medicina, industria e impresión en 3D, esta última técnica requiere que las empresas modifiquen su proceso productivo, con lo que esperan un mayor desarrollo para terminar de incorporar el quitosano definitivamente.
“Hemos rescatado un material olvidado para tratar de usarlo como lo hace la naturaleza y de acuerdo con el medio ambiente”, sentencia el investigador.

Recordemos que…