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Tabla 2. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

ORIGEN Y PRODUCCION

EJEMPLOS

Obtenidos directamente a partir de biomasa.

Celulosa, Almidón, Quitosan.

Sintetizados a partir de fuentes renovables

Poli-ácido láctico(PLA), poli-ácidos glicoles(PGA), poli-caprolactonas(PCL)

Producidos por microorganismos o genéticamente modificados.

Poli-hidroxialcanoatos(PHA), poli-3-hidroxibutarato (PHB).

Mezclas de polímeros biodegradables

Polivinilalcohol (PVOH) y policaprolactonas (PCL)

Tabla 3. PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES

PRODUCTO

APLICACIONES

Films de PLA.

Para envase de productos frescos: frutas y verduras, quesos y productos de panadería.

Bandejas termoformadas rígidas de PLA con tapa.

Para productos de confitería, pastas y otros productos frescos (ensaladas).

Botellas de PLA.

Envase de agua mineral y productos lácteos.

Empaques de PLA

CDs y componentes electrónicos.

Desechables de PLA.

Bandejas de uso en medicina, platos, vasos y cubiertos.

Bandejas de polímero a base de almidón de maíz.

Utilizadas para chocolates y galletas.

Películas en base de almidón de maíz.

Envase de frutas y verduras.

Películas de celulosa modificada.

Envases de dulces, chocolates y productos de panadería.


:



Figura 2. Mapa conceptual, correspondiente a la clasificación de los Polímeros Biodegradables.




POLÍMEROS BIODEGRADABLES
www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/medicina/biopolimeros.htm (Mayo, 2009)
Actualmente existen numerosos polímeros utilizados en el campo biomédico. Algunos de ellos son estables, y son utilizados para aplicaciones permanentes, como el poli(metilmetacrilato) (PMMA), o el polietileno (PE). En los últimos años se han ido introduciendo los polímeros biodegradables, para aplicaciones temporales. Kulkarni et al. Introdujeron en los años 60, el concepto de material bioabsorbible. Estos materiales tienen la capacidad de ser compatibles con el tejido y de degradarse cierto tiempo después de ser implantados dando lugar a productos que no son tóxicos y pueden ser eliminados por el organismo o metabolizados por éste. Generalmente, este grupo está representado por los polímeros biodegradables, aunque existen ciertos materiales cerámicos los cuales también son reabsorbibles.

Existen algunas características que deben presentar los materiales biodegradables para poder ser utilizados como implantes en el organismo humano, por ejemplo, los materiales y sus sub-productos no deben ser mutagénicos, carcinogénicos, antigénicos, tóxicos y, lógicamente deben ser antisépticos, esterilizables, compatibles con el tejido receptor, de fácil procesado y capaz de conformarse en distintas formas entre otros requisitos. Hoy en día, una gran parte de la investigación en el área de los polímeros para aplicaciones biomédicas se encuentra dirigido sobre todo al desarrollo de polímeros sintéticos.

En la Figura 3, se describen los polímeros biodegradables de uso más generalizado. 

Figura 3. Polímeros biodegradables utilizados en aplicaciones biomédicas
Tabla 4. POLÍMEROS BIODEGRADABLES MÁS UTILIZADOS EN LA ACTUALIDAD, EN MEDICINA.




Respecto a la naturaleza de estos polímeros, podemos decir que existen dos grandes familias, los polímeros de origen sintético, como por ejemplo el poliácido láctico, y los de origen natural, como el colágeno o dextrano.

Los primeros polímeros degradables desarrollados y los más comúnmente utilizados son los obtenidos a partir del ácido poliglicólico (PGA) y del ácido poliláctico (PLA), los cuales han encontrado una multitud de usos en la industria médica, comenzando con las suturas biodegradables que fueron aprobadas en 1960. Desde entonces numerosos dispositivos basados en PGA y PLA han sido desarrollados, así como también otros materiales, como la polidioxanona, politrimetilen-carbonato en forma de copolímeros y homopolímeros y copolímeros de poli(e-caprolactona), los cuales han sido aceptados como materiales de uso biomédico. Adicionalmente a estos materiales, se encuentran los polianhídridos, los poliortoésteres y otros que actualmente se encuentran bajo investigación.

Figura 4. Se muestra una secuencia histórica de los polímeros de mayor relevancia en el campo de la medicina desde su aparición.

Polímeros biodegradables más utilizados en la actualidad:  

1) Poliésteres

Ácido poliláctico (PLA). El ácido poliláctico, PLA, es un polímero termoplástico, amorfo o semicristalino, que ha sido ampliamente estudiado en aplicaciones como la liberación controlada de fármacos, suturas biodegradables y diferentes implantes para la fijación de fracturas y para la elaboración de dispositivos vasculares.

2) Poliesteramidas

Tal y como indica su nombre, las poliesteramidas son polímeros que contienen enlaces tipo éster (COO-) y enlaces tipo amida (-CONH-) en la cadena principal. Los primeros estudios con poliesteramidas biodegradables datan de 1979 y se realizaron con polímeros obtenidos mediante el intercambio amida-éster que se produce al someter una poliamida y un poliéster a elevada temperatura (270ºC). Las poliesteramidas pueden englobarse en diferentes familias de la siguiente forma: Polidepsipéptidos, poliesteramidas basadas en monómeros de nilones y poliésteres comerciales, poliesteramidas derivadas de carbohidratos.

3) Polifosfacenos

Los polifosfacenos son unos polímeros que tienen en su esqueleto un grupo N=P, el cual puede ser hidrolizado a fosfato y amoniaco, que pueden ser eliminados fácilmente del organismo (el fosfato se metabiliza y el amoniaco es excretado). Por esta razón se están ensayando mucho dispositivos a base de este polímero, ya que es un excelente candidato como material bioestructural erosionable.

4) Ésteres de polifosfato

Se obtiene como reacción de un fosfato sustituido con un grupo etilo o fenilo con un dialcohol (por ejemplo bisfenol A o polietilenglicol), las características dependen por tanto del sustituyente lateral y del polímero incorporado. Este tipo de polímeros está todavía en desarrollo y no se tienen muchos datos sobre su toxicidad.

5) Polianhídridos
Este tipo de polímeros se degrada en días si son de estructura lineal (alifáticos) y en años si es de estructura cíclica, por lo que una combinación de ambos tiene una duración intermedia. Presenta una alta compactibilidad con el organismo, pero sus propiedades mecánicas son muy pobres como para ser aplicado en usos ortopédicos, y por ello se dirige más al área de dosificación controlada de fármacos. Respecto a su forma de preparación, lo más común es que se utilicen microcápsulas o microesferas inyectables. Se ha comprobado que son no mutagénicos y que no son tóxicos.

Actualmente se está evaluando la incorporación por este método de medicamentos como la insulina, enzimas, proteínas y la liberación de la bis-cloroetilnitrosourea (BCNU), un medicamento utilizado para el tratamiento del tumor cerebral en los que un tratamiento por vía venosa resulta tóxico y altamente letal.

6) Mezclas de polímeros

En muchas ocasiones se emplean mezclas de polímeros. La mezcla puede ser compatible o incompatible, dependiendo de que, en el ámbito molecular, la distribución de ambos polímeros sea o no homogénea, produciéndose en este último caso, separación de fases. La mezcla resultante tiene unas características físicas diferentes de los polímeros originales, además estas propiedades se pueden modificar alterando la composición de la mezcla.

Las ventajas de estos sistemas son las siguientes: por una parte se pueden mejorar las propiedades físicas y mecánicas del sistema, por otra parte, se pueden diseñas dispositivos cuya velocidad de liberación se mayor o menor sin más que alterar la composición.

7) Polímeros naturales

El uso de polímeros naturales sigue siendo un importante área de investigación, a pesar del gran desarrollo producido durante los últimos años en el campo de los polímeros biocompatibles y biodegradables de origen sintético. La ventaja de los polímeros de origen natural es que son más biocompatibles, se obtienen fácilmente y no son demasiados caros, además son fácilmente modificables químicamente. Se suele hacer una clasificación de estos polímeros basada en su estructura química:

  • Polímeros de tipo proteínico: colágeno, gelatina, glicoproteína

  • Polímeros de tipo carbohidrato: almidón, dextrano, quitina y ácido hialurónico.

La mayor parte de ellos pueden ser fabricados en forma de discos, films o microesferas, pero también se pueden unir covalentemente a fármacos.

Degradación

En la tabla 5 se presentan los tiempos de degradación de los polímeros biodegradables mencionados anteriormente. Debe tenerse en cuenta que la biodegradación depende del tamaño del implante, de su forma, densidad, lugar de implantación y peso molecular del polímero empleado.

Tabla 5. TIEMPOS DE DEGRADACIÓN DE LOS POLÍMEROS BIODEGRADABLES


Polímero

Tiempo de eliminación (meses)

Poliácido D-Láctico

12-16

Poliácido L-Láctico

18-24

Copolímero de ácido glicólico y láctico

6-12

Policaprolactona

18-24

Poliglicol

2-4

Polihidroxibutirato

18-24

Poliésteres de fosfato

12-24

Poliortoésteres

12-24

Polianhidridos de alcanos

0.2-4

Polianchidridos aromáticos

6-12

Gelatina

0.2-1

Celulosa oxidada

0.2-1

Colágeno

0.2-1

Pseudopoliaminoácidos

2-24

Poliiminocarbonatos

4-12

Polifosfacenos

6-18

Polipropilenfumarato

12-24

BIOPLÁSTICOS, BIODEGRADABLES, COMPOSTABLES: ¿QUÉ SON Y EN QUÉ VAN?

http://www.plastico.com/tp/secciones/TP/ES/MAIN/IN/ARTICULOS/doc_64816_HTML.html?idDocumento=64816 (Mayo, 2009)
¿Cómo entender la diferencia entre los conceptos: polímeros biodegradables y productos plásticos compostables basados en estos, relacionados con el término bioplásticos?.

De acuerdo con la Asociación Europea de Bioplásticos, existen dos conceptos relacionados con el término bioplásticos: polímeros biodegradables y productos plásticos compostables basados en estos, así como polímeros basados en recursos renovables.

Para los polímeros biodegradables y los productos plásticos compostables basados en estos, el enfoque está dado por su funcionalidad y compostabilidad. La compostabilidad se refiere al cumplimiento del estándar europeo EN 13432 o EN 14995 y del estándar norteamericano ASTM D-6400. Los materiales bioplásticos que pasan estas pruebas se denominan compostables y pueden ser enviados a las plantas de compostaje. Una amplia proporción de los productos plásticos certificados como compostables que se encuentran en el mercado contienen altos componentes de materias primas renovables. Sin embargo, existen polímeros sintéticos (con base en materiales fósiles) que también pueden ser certificados como compostables si cumplen las normas citadas, como algunos poliésteres. (Consultar un resumen de las normas estándar de compostabilidad en www.plastico.com).

Por su parte, para los polímeros basados en recursos renovables el enfoque está dado por la naturaleza de su composición base. En lugar de usar carbón fósil en la fabricación de plásticos convencionales, estos materiales usan carbón no fósil. En general, esto involucra el uso de azúcar, almidones, aceites vegetales o celulosa en su producción. Es importante aclarar que los polímeros basados en recursos renovables no necesariamente son biodegradables y compostables.

¿Cuál será la oferta de bioplásticos a futuro?

Es significativo observar el crecimiento esperado hasta el año 2010, momento en el cual la capacidad casi que doblará a la existente en el presente, con un aumento de 75%. La Asociación de Polímeros Biodegradables y Grupos Afines (IBAW) estima que existe un potencial de crecimiento para llegar a 10% en el mercado europeo (4 millones de toneladas/año). (http:/www.ibaww.org).

En el futuro, el mercado se caracterizará por una fuerte diversificación de productos y productores. Las fuerzas que impulsan esta tendencia son (http://www.european-bioplastics.org): El precio del petróleo, el marco legal que fomenta el uso de biodegradables en algunos países, la creciente conciencia del público sobre la necesidad de proteger el medio ambiente, la madurez tecnológica ya alcanzada en la generación de productos de alto desempeño con estas resinas. Por ejemplo, el público es consciente de que el reciclaje de los desperdicios plásticos no ha sido tan eficiente como era de esperar y por eso considera que una solución inmediata es sustituir los plásticos tradicionales con resinas biodegradables.
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