Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, crearon una pel\u00edcula de pol\u00edmero imitando las propiedades de la seda de ara\u00f1a, uno de los materiales m\u00e1s fuertes de la naturaleza.\u00a0El nuevo material es tan fuerte como muchos pl\u00e1sticos comunes que se usan hoy en d\u00eda y podr\u00eda reemplazar al pl\u00e1stico en muchos productos dom\u00e9sticos comunes.<\/p>\n
El material se cre\u00f3 utilizando un nuevo enfoque para ensamblar prote\u00ednas vegetales en materiales que imitan la seda a nivel molecular.\u00a0El m\u00e9todo de eficiencia energ\u00e9tica, que utiliza ingredientes sostenibles, da como resultado una pel\u00edcula independiente similar al pl\u00e1stico, que se puede fabricar a escala industrial.\u00a0Se puede agregar al pol\u00edmero un color “estructural” que no se decolora, y tambi\u00e9n se puede usar para hacer recubrimientos resistentes al agua.<\/p>\n
El material es compostable en el hogar, mientras que otros tipos de biopl\u00e1sticos requieren instalaciones de compostaje industrial para degradarse.\u00a0Adem\u00e1s, el material desarrollado por Cambridge no requiere modificaciones qu\u00edmicas de sus componentes naturales, por lo que puede degradarse de forma segura en la mayor\u00eda de los entornos naturales.<\/p>\n
El nuevo producto ser\u00e1 comercializado por Xampla, una empresa derivada de la Universidad de Cambridge que desarrolla reemplazos para pl\u00e1sticos y micropl\u00e1sticos de un solo uso.\u00a0La compa\u00f1\u00eda presentar\u00e1 una gama de sobres y c\u00e1psulas de un solo uso a finales de este a\u00f1o, que pueden reemplazar el pl\u00e1stico que se usa en productos cotidianos como tabletas para lavavajillas y c\u00e1psulas de detergente para ropa.\u00a0Los\u00a0resultados\u00a0se publican en la revista\u00a0Nature Communications<\/em>\u00a0.<\/p>\n Durante muchos a\u00f1os, el profesor Tuomas Knowles del Departamento de Qu\u00edmica Yusuf Hamied de Cambridge ha estado investigando el comportamiento de las prote\u00ednas.\u00a0Gran parte de su investigaci\u00f3n se ha centrado en lo que sucede cuando las prote\u00ednas se pliegan mal o se “comportan mal”, y c\u00f3mo esto se relaciona con la salud y las enfermedades humanas, principalmente la enfermedad de Alzheimer.<\/p>\n “Normalmente investigamos c\u00f3mo las interacciones de prote\u00ednas funcionales nos permiten mantenernos saludables y c\u00f3mo las interacciones irregulares est\u00e1n implicadas en la enfermedad de Alzheimer”, dijo Knowles, quien dirigi\u00f3 la investigaci\u00f3n actual.\u00a0\u201cFue una sorpresa descubrir que nuestra investigaci\u00f3n tambi\u00e9n pod\u00eda abordar un gran problema de sostenibilidad: el de la contaminaci\u00f3n pl\u00e1stica\u201d.<\/p>\n Como parte de su investigaci\u00f3n de prote\u00ednas, Knowles y su grupo se interesaron en por qu\u00e9 los materiales como la seda de ara\u00f1a son tan fuertes cuando tienen enlaces moleculares tan d\u00e9biles.\u00a0\u201cDescubrimos que una de las caracter\u00edsticas clave que le da a la seda de ara\u00f1a su fuerza es que los enlaces de hidr\u00f3geno est\u00e1n dispuestos regularmente en el espacio ya una densidad muy alta\u201d, dijo Knowles.<\/p>\n El coautor, el Dr. Marc Rodr\u00edguez Garc\u00eda, investigador postdoctoral en el grupo de Knowles que ahora es Jefe de I + D en Xampla, comenz\u00f3 a buscar c\u00f3mo replicar este autoensamblaje regular en otras prote\u00ednas.\u00a0Las prote\u00ednas tienen una propensi\u00f3n a la autoorganizaci\u00f3n y el autoensamblaje moleculares, y las prote\u00ednas vegetales, en particular, son abundantes y pueden obtenerse de forma sostenible como subproductos de la industria alimentaria.<\/p>\n \u201cSe sabe muy poco sobre el autoensamblaje de prote\u00ednas vegetales, y es emocionante saber que al llenar este vac\u00edo de conocimiento podemos encontrar alternativas a los pl\u00e1sticos de un solo uso\u201d, dijo la candidata a doctorado Ayaka Kamada, primera autora del art\u00edculo.<\/p>\n Los investigadores replicaron con \u00e9xito las estructuras encontradas en la seda de ara\u00f1a utilizando aislado de prote\u00edna de soja, una prote\u00edna con una composici\u00f3n completamente diferente.\u00a0“Debido a que todas las prote\u00ednas est\u00e1n hechas de cadenas polipept\u00eddicas, en las condiciones adecuadas podemos hacer que las prote\u00ednas vegetales se autoensamblen como la seda de ara\u00f1a”, dijo Knowles, quien tambi\u00e9n es miembro del St John’s College.\u00a0“En una ara\u00f1a, la prote\u00edna de la seda se disuelve en una soluci\u00f3n acuosa, que luego se ensambla en una fibra inmensamente fuerte a trav\u00e9s de un proceso de hilado que requiere muy poca energ\u00eda”.<\/p>\n \u201cOtros investigadores han estado trabajando directamente con materiales de seda como reemplazo del pl\u00e1stico, pero siguen siendo un producto animal\u201d, dijo Rodr\u00edguez Garc\u00eda.\u00a0“En cierto modo, hemos creado ‘seda de ara\u00f1a vegana’, hemos creado el mismo material sin la ara\u00f1a”.<\/p>\n Cualquier reemplazo del pl\u00e1stico requiere otro pol\u00edmero: los dos en la naturaleza que existen en abundancia son polisac\u00e1ridos y polip\u00e9ptidos.\u00a0La celulosa y la nanocelulosa son polisac\u00e1ridos y se han utilizado para una variedad de aplicaciones, pero a menudo requieren alguna forma de reticulaci\u00f3n para formar materiales fuertes.\u00a0Las prote\u00ednas se autoensamblan y pueden formar materiales fuertes como la seda sin modificaciones qu\u00edmicas, pero es mucho m\u00e1s dif\u00edcil trabajar con ellas.<\/p>\n Los investigadores utilizaron aislado de prote\u00edna de soja (SPI) como su prote\u00edna vegetal de prueba, ya que est\u00e1 f\u00e1cilmente disponible como subproducto de la producci\u00f3n de aceite de soja.\u00a0Las prote\u00ednas vegetales como SPI son poco solubles en agua, lo que dificulta el control de su autoensamblaje en estructuras ordenadas.<\/p>\n La nueva t\u00e9cnica utiliza una mezcla ecol\u00f3gica de \u00e1cido ac\u00e9tico y agua, combinada con ultrasonidos y altas temperaturas, para mejorar la solubilidad del SPI.\u00a0Este m\u00e9todo produce estructuras de prote\u00ednas con interacciones intermoleculares mejoradas guiadas por la formaci\u00f3n de enlaces de hidr\u00f3geno.\u00a0En un segundo paso, se elimina el disolvente, lo que da como resultado una pel\u00edcula insoluble en agua.<\/p>\n El material tiene un rendimiento equivalente al de los pl\u00e1sticos de ingenier\u00eda de alto rendimiento, como el polietileno de baja densidad.\u00a0Su fuerza radica en la disposici\u00f3n regular de las cadenas polipept\u00eddicas, lo que significa que no hay necesidad de reticulaci\u00f3n qu\u00edmica, que se usa con frecuencia para mejorar el rendimiento y la resistencia de las pel\u00edculas de biopol\u00edmero.\u00a0Los agentes de reticulaci\u00f3n m\u00e1s utilizados no son sostenibles e incluso pueden ser t\u00f3xicos, mientras que la t\u00e9cnica desarrollada por Cambridge no requiere elementos t\u00f3xicos.<\/p>\n \u201cEsta es la culminaci\u00f3n de algo en lo que hemos estado trabajando durante m\u00e1s de diez a\u00f1os, que es comprender c\u00f3mo la naturaleza genera materiales a partir de prote\u00ednas\u201d, dijo Knowles.\u00a0“No nos propusimos resolver un desaf\u00edo de sostenibilidad; nos motiv\u00f3 la curiosidad sobre c\u00f3mo crear materiales s\u00f3lidos a partir de interacciones d\u00e9biles”.<\/p>\n \u201cEl avance clave aqu\u00ed es poder controlar el autoensamblaje, por lo que ahora podemos crear materiales de alto rendimiento\u201d, dijo Rodr\u00edguez Garc\u00eda.\u00a0\u201cEs emocionante ser parte de este viaje.\u00a0Existe un problema enorme, enorme, de contaminaci\u00f3n pl\u00e1stica en el mundo, y estamos en la posici\u00f3n afortunada de poder hacer algo al respecto “.<\/p>\n La tecnolog\u00eda de Xampla ha sido patentada por Cambridge Enterprise, el brazo de comercializaci\u00f3n de la Universidad.\u00a0Cambridge Enterprise y Amadeus Capital Partners codirigieron una ronda de financiaci\u00f3n inicial de \u00a3 2 millones para Xampla, junto con Sky Ocean Ventures y la University of Cambridge Enterprise Fund VI, que es administrada por Parkwalk.<\/p>\n