Las Aplicaciones de los Polímeros de Carbohidratos
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Por Liam Critchley, M. Sc.Sep 6 2019
Igor Petrushenko /
de Polímeros de venir en muchas formas. Muchas personas conocen los polímeros sintéticos hechos por el hombre que se ven en la vida cotidiana, comúnmente en forma de productos plásticos, pero también hay una abundancia de materiales poliméricos naturales y biológicos. Dentro de los polímeros naturales y biológicos hay una clase específica conocida como polímeros de carbohidratos, y en este artículo, vamos a ver algunas de las aplicaciones donde se usan polímeros de carbohidratos.
Hay muchos tipos diferentes de polímeros de carbohidratos que se encuentran en todo el cuerpo y otros materiales biológicos, a menudo en forma de polisacáridos, largas cadenas de grupos cíclicos de azúcar conectados a través de un puente de oxígeno. Los carbohidratos a menudo son disacáridos, que son dos unidades cíclicas de azúcar unidas entre sí, y estas moléculas de carbohidratos se pueden extender aún más en biomoléculas de polisacáridos. Estos polisacáridos pueden tener longitudes moleculares muy largas y a menudo se denominan polímeros de carbohidratos.
Si bien hay muchos polímeros de carbohidratos diferentes, a menudo se agrupan en polímeros de carbohidratos de reserva, polímeros de carbohidratos estructurales y polímeros de carbohidratos protectores; dependiendo de la función dentro del cuerpo que realicen. Los polímeros de carbohidratos más comunes que se encuentran en la naturaleza son la celulosa, el almidón, las dextrinas y ciclodextrinas, la quitina y el quitosano, el ácido hialurónico y varias encías (carragenina, xantana, etc.).).
Los polímeros de carbohidratos son una respuesta ecológica a los polímeros sintéticos, tienen un bajo costo, se encuentran en abundancia, son renovables y se pueden modificar fácilmente para fabricar materiales con propiedades superiores. Por estas razones, ha habido mucho interés en los últimos años en el uso de polímeros de carbohidratos en diversas aplicaciones comerciales.
A continuación, veremos algunas de las aplicaciones más utilizadas de estos polímeros de carbohidratos comunes, pero no es una lista exhaustiva.
Entrega de medicamentos
Como los polímeros de carbohidratos son biomoléculas que se encuentran en el cuerpo, tienen el potencial de ser excelentes recipientes de entrega de medicamentos debido a su biocompatibilidad inherente y la capacidad de excretarse del cuerpo después de que se hayan administrado los medicamentos.
Primero tienen que ser modificados, pero como materia prima de partida, ciertos materiales tienen un gran potencial, con el ácido hialurónico y el quitosano a la cabeza. Estos materiales se han utilizado para crear hidrogeles, liposomas, micropartículas y gránulos que pueden transportar una amplia gama de medicamentos a través de vías de administración dérmica y oral.
Además de administrar medicamentos, y aún en el campo médico, el ácido hialurónico también se ha utilizado en apósitos médicos para heridas.
Resistencia a la corrosión
Los polímeros de carbohidratos también se han promocionado como una clase de moléculas que pueden evitar que los metales se corroan al actuar como un inhibidor químico. Los inhibidores químicos se pueden usar para proteger los metales contra cambios en el pH, la temperatura y la humedad, así como cualquier cambio en el dispositivo donde se usan, como cambios en el electrolito dentro de un sistema de baterías.
Los polímeros de carbohidratos se están probando sobre otros productos químicos porque son menos tóxicos, de menor costo, menos agresivos para el medio ambiente una vez que se usan (más ecológicos) y están fácilmente disponibles. Muchos polímeros de carbohidratos tienen un mecanismo de inhibición único para contrarrestar la corrosión, donde tienen centros de absorción específicos que pueden absorber varias moléculas que causarían que el metal se corroa.
El centro inhibidor se debe a que los anillos cíclicos en las cadenas largas pueden formar enlaces con las moléculas entrantes, atrapando así las moléculas inductoras de corrosión.
Catálisis
Los polímeros de hidratos de carbono también tienen potencial en catálisis heterogénea, es decir, catálisis en la que el catalizador se encuentra en un estado/fase de materia diferente a los reactivos, p. ej., una superficie sólida con reactivos líquidos.
El uso de polímeros de carbohidratos se ha extendido al uso de almidón, celulosa y quitosano como superficies catalíticas, donde los polímeros de carbohidratos actúan como una superficie de soporte para que la reacción tenga lugar.
Hay muchas razones para probar polímeros de carbohidratos en aplicaciones de catálisis, incluida la facilidad con la que se pueden ajustar las propiedades físicas y químicas, la presencia de grupos funcionales deseables, baja toxicidad y alta estabilidad térmica.
Pilas de combustible
Otra área de interés son las pilas de combustible. En aplicaciones de pilas de combustible, el quitosano, el almidón, la celulosa y el polímero de carbohidratos de glucógeno se han utilizado como material de partida en vías sintéticas alternativas, para producir nuevos electrolitos poliméricos de bajo costo y más ecológicos. En estas aplicaciones, su objetivo no debe ser más eficiente, sino proporcionar una alternativa menos tóxica y más barata al statu quo.
El quitosano también se ha promocionado como un material que se puede usar en la membrana de intercambio de protones en celdas de combustible, ya que sus propiedades físicas y químicas se pueden modificar fácilmente para adaptarse a los requisitos requeridos en estas membranas, como la baja permeabilidad al metanol y la hidrofobicidad.
Fuentes y Lecturas adicionales
- «Desarrollos recientes en la Aplicación de Polímeros de Carbohidratos» – Olatunde O. C. y Azeez M. A., IOSR Journal of Applied Chemistry, 2018, DOI: 10.9790 / 5736-1107016880
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Escrito por
Liam Critchley
Liam Critchley es un escritor y periodista que se especializa en Química y Nanotecnología, con un MChem en Química y Nanotecnología, y M. Sc. La investigación en Ingeniería Química.
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