Nuevo material biodegradable para reemplazar microplásticos

Los microplásticos son una fuente de contaminación medioambiental que ha resultado ser más grande de lo que se creía, Ahora hay microplásticos en casi cualquier sitio de la Tierra. Los microplásticos se liberan al medioambiente por la descomposición de envases de plástico y otros objetos de plástico. Otra fuente importante de microplásticos son las partículas que se añaden a algunos limpiadores, cosméticos y diversos productos de belleza.

En un esfuerzo encaminado a que deje de usarse el plástico para dichas partículas, un equipo integrado, entre otros, por Ana Jaklenec, Linzixuan (Rhoda) Zhang y Robert Langer, los tres del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha desarrollado una clase de materiales biodegradables que podrían sustituir a las partículas de plástico que se utilizan actualmente en productos de belleza. Estos nuevos materiales son polímeros que se descomponen en azúcares y aminoácidos inocuos.

Estas partículas también podrían encontrar otras aplicaciones. En el nuevo estudio, Jaklenec y sus colegas demostraron que las partículas podrían usarse para encapsular en ellas nutrientes como la vitamina A. Fortificar los alimentos con vitamina A encapsulada o otros nutrientes encapsulados podría ayudar a algunas de las muchas personas (dos mil millones en todo el mundo, según algunas estimaciones) que sufren deficiencias de nutrientes.

En 2019, Jaklenec, Langer y otros presentaron públicamente un material polimérico que demostraron que podía utilizarse para encapsular vitamina A y otros nutrientes esenciales. También comprobaron que las personas que consumían pan elaborado con harina enriquecida con hierro encapsulado mostraban mayores niveles de hierro.

Sin embargo, algún tiempo después, la Unión Europea clasificó este polímero, conocido como BMC, como microplástico problemático y lo incluyó en una prohibición que entró en vigor en 2023. Como consecuencia, la Fundación Bill y Melinda Gates, que financió la investigación original, planteó al equipo del MIT si podía diseñar una alternativa más respetuosa con el medio ambiente.

Los investigadores, dirigidos por Zhang, recurrieron a un tipo de polímero que el laboratorio de Langer había desarrollado anteriormente, conocido como poli(beta-amino-ésteres). Estos polímeros, prometedores como vehículos para la liberación de genes y otras aplicaciones médicas, son biodegradables y se descomponen en azúcares y aminoácidos.

Cambiando la composición de los componentes básicos del material, los investigadores pueden ajustar propiedades como la capacidad de repeler el agua, la resistencia mecánica y la sensibilidad al pH. Tras crear cinco materiales candidatos diferentes, el equipo del MIT los probó e identificó uno que parecía tener la composición óptima para las aplicaciones citadas de los microplásticos, incluida la capacidad de disolverse con la exposición a entornos ácidos como el estómago.

Los investigadores han demostrado que pueden utilizar estas partículas para encapsular vitamina A, así como vitamina D, vitamina E, vitamina C, zinc y hierro. Muchos de estos nutrientes son susceptibles a la degradación por el calor y la luz, pero cuando se encapsulan en las nuevas partículas pueden resistir la exposición a agua hirviendo durante dos horas.

También han demostrado que, incluso después de haber permanecido seis meses almacenadas en un ambiente con una temperatura y una humedad altas, más de la mitad de las vitaminas encapsuladas se mantienen intactas.

Las nuevas partículas, diseñadas para liberar vitaminas y minerales encapsulados,  están hechas de polímeros biodegradables que se disuelven en el estómago. (Imagen: Linzixuan (Rhoda) Zhang, David Mankus, Dhruv Varshney, Ruiqing Xiao, Shahad Alsaiari, Abigail Lytton-Jean, Robert Langer, Ana Jaklenec / MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

Para estudiar la capacidad de las partículas de sustituir a las que suelen añadirse a los productos de limpieza, los investigadores las mezclaron con espuma de jabón. Descubrieron que esta mezcla podía eliminar de la piel la tinta dejada por rotuladores permanentes y por delineadores de ojos resistentes al agua, con mucha más eficacia que el jabón solo.

Los investigadores descubrieron que el jabón mezclado con las nuevas partículas también es más eficaz que un limpiador que incluya partículas de polietileno. También descubrieron que las nuevas partículas biodegradables absorben mejor diversos elementos químicos potencialmente tóxicos, como por ejemplo metales pesados.

Zhang y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus nuevas partículas en la revista académica Nature Chemical Engineering, bajo el título “Degradable poly(β-amino ester) microparticles for cleansing products and food fortification”. (Fuente: NCYT de Amazings)