BIOPOLIMEROS

FLOREZ DUARTE MONICA PAOLASANDOVAL BOHORQUEZ VICTOR STIVENSON CASTILLO CAON LUIS MIGUEL CASTAEDA ROBAYO EDWIN LEONARDO CARVAJAL CIPAMOCHA GUSTAVO ADOLFO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICAMICROBIOLOGIA INDUSTRIAL BUCARAMANGA 2014BIOPOLIMEROS

FLOREZ DUARTE MONICA PAOLASANDOVAL BOHORQUEZ VICTOR STIVENSON CASTILLO CAON LUIS MIGUEL CASTAEDA ROBAYO EDWIN LEONARDO CARVAJAL CIPAMOCHA GUSTAVO ADOLFO

PROFESORAMABEL JULIANA QUINTERO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICAMICROBIOLOGIA INDUSTRIAL BUCARAMANGA 20141. INTRODUCCIONLa gran mayora de los plsticos estn hechos a base de petrleo y combustibles fsiles y son por definicin productos no sustentables. Generalmente los polmeros surgen en base al procesamiento del petrleo y de ah se desprenden los plsticos biodegradables, los cuales son una alternativa prometedora para el futuro, en especial para utensilios o elementos que tienen una vida til. Para una aplicacin en el sector de la salud o de la medicina en la que el cuerpo humano se vea beneficiado, existe el campo o rea de desarrollo de biopolmeros, los cuales son estructuras qumicas variadas de diferentes orgenes y que se clasifican principalmente segn el tiempo que deben mantener su funcionalidad, por ejemplo, al usarse como implantes quirrgicos.

Los biopolmeros constituyen una rama de la ciencia muy amplia: pueden referirse a sustancias qumicas generados por organismos vivientes, como la celulosa, el almidn, la quitina, protenas, pptidos e incluso DNA y RNA, los cuales en la actualidad se utilizan principalmente para crear tejidos o prtesis que sirvan como reemplazo temporal o permanente; y tambin se encuentran los polmeros naturales y sintticos que, por el contexto en el que son aplicados, adquieren la denominacin de biopolmeros ya que son material biomdico utilizado con el fin de preservar la vida, como por ejemplo los polisteres, que sirven para realizar injertos vasculares.

El proceso de biorremediacin en suelos contaminados con hidrocarburos, llevado a cabo con biosurfactantes, est condicionado por las capacidades fisiolgicas de los microorganismos, la estructura qumica del hidrocarburo, el tipo de surfactante y los factores ambientales del suelo. Aplicar biosurfactantes en una biorremediacin puede actuar incrementando la biodisponibilidad del hidrocarburo mediante la accin paralela de la desorcin y solubilizacin del contaminante, permitiendo la transferencia de masa y biodegradacin. Pero tambin puede actuar en una inhibicin y/o toxicidad de la poblacin microbiana. La presente revisin tiene por objeto definir a los biopolmeros y tener un enfoque en sus aplicaciones, especialmente en la biorremediacin de suelos

2. JUSTIFICACION Los polmeros bio consisten en un tipo de materiales que pueden sustituir a los tradicionales materiales plsticos en varias aplicaciones, con enormes ventajas de carcter ambiental: bajo impacto ambiental y el bajo consumo energtico involucrado en su produccin. Actualmente la produccin de este tipo de materiales es incentivada por las ventajas a nivel ambiental y por el aumento del precio del petrleo y de consecuencia de todos los derivados petroqumicos utilizados para la produccin de materiales plsticos tradicionales.

Pueden actuar en diferentes campos como la biorremediacion de suelos con biosurfactantes y especialmente en los sistemas biolgicos que puedan evaluar, tratar, aumentar o sustituir algn tejido o funcin del cuerpo. Desde finales del siglo XIX se ha generado un incremento considerable en el nmero y variedad de polmeros, en sus propiedades y aplicaciones. En la actualidad existe una gran demanda de materiales biodegradables para la utilizacin en el campo de la medicina, realizando nuevas sntesis de productos con mejores prestaciones y propiedades.

Estos nuevos polmeros desempean diferentes funciones dependiendo de la estructura qumica especfica y propiedad de cada material. Este grupo de materiales extenso, desde polmeros naturales como sintticos, obtenindose de diferentes maneras a partir de metodologas sintticas y diferentes fuentes naturales respectivamente. La funcin principal de los polmeros biodegradables es llevar a cabo contacto con el medio fisiolgico y mantener sus propiedades mecnicas y biocompatibles durante el periodo de tiempo que sea necesario dependiendo de la aplicacin.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL Dar a conocer que son los biopolmeros, su importancia tanto en la investigacin como en la industria, as como sus mltiples aplicaciones y usos en la actualidad.

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Definir claramente las diferencias que hay entre los polmeros y los biopolmeros sus aplicaciones y usos, la qumica de sus enlaces la historia de su descubrimiento y aplicaciones actuales. Mostrar un anlisis claro y contundente sobre la utilidad de los biosurfactantes en la industria del petrleo debido a su alta biodegradabilidad y baja toxicidad. Dar a conocer la manera como se produce biosurfactante a partir de diferentes muestras de microrganismos aisladas para evaluar su potencial de produccin.

4. POLMEROS

4.1. QU ES UN POLMERO?La palabra polmero se deriva del griego poli que significa mucho y mero que significa parte. Se les conoce como polmeros a las macromolculas que resultan de la unin de monmeros, que son molculas ms pequeas, las cuales pueden formar diferentes tipos de cadenas. Los polmeros se encuentran presentes en muchos elementos de nuestra vida diaria: algodn, seda, lana y hule son algunos ejemplos de objetos que estn conformados por los mismos y que son de amplia utilidad para el ser humano. Pero, a pesar de esto, la mayora de los polmeros tiles para el hombre son de origen sinttico. La caracterstica que hace especial a los polmeros es que tienen una excelente resistencia mecnica: esto es debido a las fuerzas de atraccin intermoleculares que existen en las cadenas polimricas. (1)

4.2. HISTORIA DE LOS POLMEROSLos trabajos pioneros e iniciales en la ciencia de los polmeros fueron desarrollados por Henri Braconnot en 1811, los cuales trataron acerca de compuestos derivados de la celulosa. Posteriormente, con el desarrollo del proceso de Vulcanizacinen el siglo XIX se mejor la durabilidad del caucho, lo cual signific la creacin del primer polmero semi-sinttico. El siguiente avance significativo fue realizado en1907 por Leo Baekeland, quien cre el primer polmero completamente sinttico: la baquelita, al hacer reaccionar fenol y formaldehdo. Este polmero tuvo tanto xito en pruebas de laboratorio que fue introducido comercialmente en 1909 debido a que puede moldearse a medida que se forma, se endurece al solidificarse, no conduce la electricidad y es resistente al agua y solventes. (2)

Sin embargo, a pesar de los avances significativos en la sntesis de polmeros, la estructura qumica no haba sido entendida completamente. Fue hasta los aos 20 cuando esto ocurri, ya que el qumico Hermann Staudinger propuso una teora en la que afirmaba que los polmeros consistan de largas cadenas de tomos con enlaces covalentes. Esta idea no fue aceptada rpidamente, pero con el tiempo gan aceptacin e hizo a Staudinger acreedor del premio Nobel. Antes de eso, se crea que los polmeros eran agrupaciones de coloides, sin peso molecular definido y reunido por una fuerza desconocida. Con esto, la ciencia de los polmeros empez a progresar an ms. El siguiente gran paso se dio en 1974 gracias a Paul Flory, quien tambin gan el premio Nobel por sus descubrimientos sobre los mecanismos de polimerizacin. Fue con esto que se despeg la industria del polmero: materiales como el nylon, polietileno y tefln formaron la base de este crecimiento. Actualmente, los polmeros comercialmente ms importantes son enteramente sintticos y producidos en gran escala. Los polmeros sintticos encuentran aplicacin en casi cualquier industria y rea de vida: se utilizan como adhesivos, lubricantes, dielctricos para procesadores de computadora y como componentes plsticos para muchos tipos de objetos. En la rama de la bioingeniera tienen muchsimas aplicaciones, que van desde dispositivos de implantes hasta sistemas de administracin de medicamentos controlados. A los polmeros utilizados dentro de aplicaciones mdicas se les clasifica dentro de los biomateriales, por lo que reciben la nomenclatura de biomateriales polimricos. (3)

4.3. PROPIEDADES DE LOS POLMEROS

4.3.1. Propiedades elctricasLos polmeros industriales en general suelen ser malos conductores elctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria elctrica y electrnica como materiales aislantes. Lasbaquelitas(resinas fenlicas) sustituyeron con ventaja a lasporcelanasy elvidrioen el paralaje debaja tencinhace ya muchos aos;termoplsticoscomo el PVCy los PE, entre otros, se utilizan en la fabricacin decableselctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicacin superiores a los 20KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrnicos se construyen en termoplsticos de magnficas propiedades mecnicas, adems de elctricas y de gran duracin y resistencia almedio ambiente, como son, por ejemplo, lasresinas ABS. (4)

Para evitarcargas estticasen aplicaciones que lo requieran, se ha generalizado el uso de antiestticos que permite en la superficie del polmero una conduccin parcial descargas. Evidentemente la principal desventaja de los materiales plsticos en estas aplicaciones est en relacin a la prdida de caractersticas mecnicas y geomtricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200C). (5)

Las propiedades elctricas de los polmeros industriales estn determinadas principalmente, por la naturaleza qumica del material (enlaces covalentesde mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho ms a las propiedades mecnicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento en campos elctricos de distinta intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan las caractersticas elctricas de estos materiales. (6)

4.3.2. Propiedades fsicas de los polmeros

Estudios dedifraccin de rayos Xsobre muestras depolietilenocomercial, muestran que este material, constituido pormolculasque pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 gruposCH2 CH2presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carcter amorfo: a stas ltimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadasfuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon66) la responsabilidad del ordenamiento recae en losenlaces de H. (7)

Latemperaturatiene mucha importancia en relacin al comportamiento de los polmeros. A temperaturas ms bajas los polmeros se vuelven ms duros y con ciertas caractersticas vtreas, debido a la prdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura a la que funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusin (Tf). Otra temperatura importante es la de descomposicin y es conveniente que sea bastante superior a Tf. (8)

4.3.3. Las propiedades mecnicas

Son una consecuencia directa de su composicin, as como de la estructuramolecular, tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecnicas de inters son las de los materiales polmeros y stas han de ser mejoradas mediante la modificacin de la composicin o morfologa: por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polmeros se ablandan y recuperan el estado de slido elstico o tambin el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecnicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el comportamiento de estos polmeros en aplicaciones prcticas. (9)

Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecnico de los materiales plsticos a travs de la deformacin de la red de polmeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la deformacin de otros polmeros slidos en trminos de procesos operando a escala molecular son ms recientes. Por lo tanto, se considerarn los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polmeros slidos a diferentes niveles de tensin aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plstico y fractura. (10)

4.4. POLIMERIZACIN

Lapolimerizacines un proceso qumico por el que los reactivos, monmeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan qumicamente entre s, dando lugar a una molcula de gran peso, llamadapolmero, o bien unacadena linealo unamacromolculatridimensional. (11)

4.4.1. Polimerizacin por adicin y condensacin

Unapolimerizacin por adicinse da cuando la molcula de monmero pasa a formar parte del polmero sin prdida de tomos, es decir, la composicin qumica de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones qumicas de los monmeros que la conforman. (12)

UnaPolicondensacinse da si la molcula de monmero pierde tomos cuando pasa a formar parte del polmero. Por lo general se pierde una molcula pequea, como agua. La polimerizacin por condensacin genera subproductos. La polimerizacin por adicin no. (13)

4.4.2. Polimerizacin por crecimiento en cadena y en etapas

En lapolimerizacin por crecimiento en cadenalos monmeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se formandmeros, despustrmeros, a continuacintetrmeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monmero a monmero. La mayora de las polimerizaciones por crecimiento en cadena es por poliadicin. (14)

En lapolimerizacin por crecimiento en etapas(o pasos) es posible que unoligmeroreaccione con otros, por ejemplo un dmero con un trmero, un tetrmero con un dmero, etc., de forma que la cadena se incrementa en ms de un monmero. En la polimerizacin por crecimiento en etapas, las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre s para formar cadenas an ms largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaos. En una polimerizacin por crecimiento de cadena slo los monmeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento. La mayora de las polimerizaciones en etapas es por policondensacin. (15)

4.5. CLASIFICACION DE LOS POLMEROS4.5.1. Clasificacin segn su origen

4.5.1.1. Polmeros naturales

Se refieren a los existentes en la naturaleza y a algunas biomolculas que forman a los seres vivos: cidos nucleicos, polisacridos, caucho, lignina, protenas, etc. (16)

4.5.1.2. Polmeros sintticos

son los que se obtienen a partir de la transformacin de los monmeros. Algunos ejemplos son el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno, adems de los revisados en secciones anteriores: nylon y poliestireno. (17)

4.5.1.3. polmeros semisintticosson los obtenidos a partir de polmeros naturales, despus de sufrir una serie de transformaciones, como por ejemplo, el caucho vulcanizado. (18)

4.5.2. Clasificacin segn su composicin qumica

4.5.2.1. Polmeros orgnicos

Podemos rescatar que tienen tomos de carbono en su cadena principal. (19)

4.5.2.2. Polmeros orgnicos vinlicos

Poseen nicamente tomos de carbono en su cadena principal, a diferencia de los orgnicos que pueden contener otros elementos. Se subdividen en 4 subcategoras principales:4.5.2.2.1. Poliolefinas:

Como su nombre lo indica, se originan mediante la polimerizacin de olefinas. Algunos ejemplos son el polipropileno y polietileno. (20)4.5.2.2.2. Estirnicos:

El estireno est presente en la cadena de monmeros. Un ejemplo es el poliestireno. (21)4.5.2.2.3. Vinlicos halogenados:

Se caracterizan por tener halgenos en su composicin, como el cloro y el flor. (22)4.5.2.2.4. Acrlicos:

Se refiere al polimetilmetacrilato, y su presentacin ms frecuente dentro de la industria es en grnulos o lminas. (23)

4.5.2.3. Polmeros orgnicos novinlicos

Los cuales suelen contener nitrgeno y oxgeno en su cadena principal. Las subcategoras ms importantes son:4.5.2.3.1. Polisteres:

Contienen al ster en su cadena principal. Son utilizados principalmente para la construccin de equipos, tuberas anticorrosivas, fabricacin de pinturas, etc. (24)4.5.2.3.2. Poliamidas:

Contienen enlaces de tipo amida, algunos ejemplos son la lana y la seda. (25)4.5.2.3.3. Poliuretanos:

Algunos ejemplos son las espumas utilizadas como aislantes trmicos, selladores de alto rendimiento, algunos tipos de pintura, fibras, preservativos, componentes para automvil, entre muchas otras aplicaciones. (26)

4.5.2.4. polmeros inorgnicos

4.5.2.4.1. Basados en azufre:

Hace referencia a los polisulfuros, los cuales son tiles en ambientes de laboratorio para la precipitacin selectiva de metales. (27)4.5.2.4.2. Basados en silicio:

El ejemplo ms significativo es la silicona, que se utiliza en un amplio rango de aplicaciones, como los lubricantes, adhesivos, impermeabilizantes, etc. (28)

4.5.3. Clasificacin segn el mecanismode polimerizacin

Esta clasificacin hace referencia a las clasificaciones presentadas dentro de la seccin 4.4, por lo que nicamente nos limitaremos a presentar el esquema de organizacin. (29)

4.5.4. Clasificacin segn cambios respecto ala temperatura

Los polmeros suelen tener diferentes niveles de resistencia al calor, el cual vara dependiendo de la complejidad de sus cadenas, por lo que podemos destacar las siguientes categoras en base a lo ocurrido cuando se le aplica calor:

4.5.4.1. termoplsticos

A todos aquellos polmeros que pasan al estado lquido al calentarlos (fluyen),y cuando seenfran se vuelven aendurecer. Tienen una estructura molecular con pocos entrecruzamientos. (30)

4.5.4.2. termoestables

No poseen la caracterstica de fluir al calentarse, lo nico que ocurre es que se descomponen qumicamente, y a diferencia de los termoplsticos, tienen muchos entrecruzamientos en su estructura. (31)

4.5.4.3. elastmeros

Tienen un comportamiento elstico, es decir, pueden sufrir deformacin y su estructura qumica seguir siendo la misma. (32)

4.5.5. Clasificacin por aplicacin

Segn las aplicaciones que se les da a los polmeros, podemos destacar las siguientes categoras:

4.6. Degradacin de los polmeros

Con el paso del tiempo ocurren cambios en las propiedades de los polmeros como el cambio en la forma y color, incluso en la fuerza de traccin, todo esto debido al desgaste que es consecuencia de la luz, qumicos diversos, calor y otros agentes, llevando a un decremento considerable en el peso molecular del polmero. Esto por lo general es indeseado en la industria, pero hay algunas reas en las que se puede aprovechar como caracterstica especial, como sucede en el caso de la bioingeniera:Un ejemplo es el uso de suturas que se degradan lentamente una vez que se aplicadas a la herida. Para los cientficos e industrias encargados de disear polmeros, es primordial que tomen en cuenta ciertas medidas de seguridad: el fallo en la estructura qumica puede ocasionar rompimiento prematuro en las cadenas de los polmeros: un ejemplo fue una serie de inundaciones en los aos 90 en EU, ya que las tuberas de las casas comenzaron a romperse a causa del dao que el cloro les ocasion. Otro ejemplo en el que es necesario tomar particular atencin en el aspecto de la seguridad es el uso de motores de automvil: si ocurre rompimiento del polmero, las corrientes elctricas pueden prenderle fuego a la gasolina. Ms importante an es tomar estas medidas de seguridad al usar polmeros como parte de dispositivos mdicos: slo en pensar en la posibilidad del rompimiento del polmero, por ejemplo, en un marcapasos, puede tener consecuencias catastrficas para el paciente por lo que estas regulaciones deben ser muy estrictas. (33)

5. BIOPOLIMEROS

5.1. QU SON LOS BIOPOLIMEROS?

Los biopolmeros son polmeros producidos por organismos vivientes, los ejemplos ms caractersticos son la celulosa, almidn, pptidos, protenas, quitina, RNA y DNA, en los cuales las unidades monomricas son aminocidos, nucletidos y azcares. El biopolmero ms comn es la celulosa, y adems es el compuesto orgnico ms comn en todo el planeta tierra: por ejemplo, conforma cerca del 90% del algodn y 50% de la madera. (34)5.2. CLASIFICACIN DE LOS BIOPOLIMEROS

5.2.1. Biopolmeros naturalesDe entre los polmeros naturales ms comunes son los polmeros sintetizados por los seres vivos. A continuacin se nombraran algunos de los biopolmeros ms comunes.

5.2.1.1. cidos nucleicos

Loscidos nucleicospueden ser considerados, tal vez, los biopolmeros ms importantes ya que son los portadores de lainformacin genticaheredada entre generaciones.

5.2.1.2. Protenas

Las protenas, formadas por uniones peptdicas entreaminocidostienen una funcin capital en los seres vivos, ya que participan en distintas funciones biolgicas. Entre estas se incluyen funciones estructurales (p. eje.colgeno), funciones catalticas (p.ej.enzimas) o inmunolgicas (anticuerposo inmunoglobulinas).

5.2.1.3. Polisacridos

Los polisacridos sonpolmerosresultantes de la condensacin acetlica demonosacridossimples.Los polisacridos suelen tener funciones estructurales (celulosa,quitina,pectina,alginatos, etc) pero tambin funciones de reserva energtica en el reino vegetal(amilasa,amilo pectina,inulina) y en elreino animal(glucogeno).

5.2.1.4. Politerpenos

De entre los politerpenos los dos ms conocidos son el poliisopreno (caucho naturalo qumicamente ismero cis-1,4-poliisopreno) y lagutapercha(caucho de propiedades mecnicas inferiores, el ismero trans-1,4-poliisopreno).

5.2.1.5. Polihidroxialcanoatos

Lospolihidroxialcanoatossonpoliestereslineales biosintetizados por bacterias mediante lafermentacindeazucaresolipidos. Existen muchos tipos depolihidroxialcanoatospero los ms conocidos son elpolihidroxibutirato(PHB) y elpoli-3-hidroxivalerato(PHV), as como suscopolmeros.

5.2.2. Biopolmeros sintticos

Biopolmeros sintetizados artificialmente. De entre los biopolmeros sintticos empleados en implantes destacan:

Poliuretanos(PU)Siliconas(Si)Polimetilmetacrilato(PMMA)Policaprolactona(PCL)Policido gliclicoPolivinilalcoholoalcohol polivinlico(PVA)

5.2.3. Biopolmeros derivados

En los biopolmeros derivados se agrupan los biopolmeros sintetizados artificialmente pero a partir de sustancias naturales. Estos materiales son tambin denominados bioplasticos, aunque es esta categora tambin se incluiran todo los biopolmeros de origen natural. Entre estos materiales se incluyen:

5.2.3.1. El cido polilactico(PLA)

Polietileno derivado del etanol de la caa de azcar.

5.2.3.2. Celuloides

Cabra mencionar que existe una nueva rama de estudio en la que se consideran algunos materiales derivados de materiales inorgnicos geolgicos como "geopolmeros". Estos materiales tienen inters como sustitutivos de cementos ms tradicionales.

5.3. Diferencia entre polmero y biopolmero

La diferencia primordial entre el polmero y el biopolmero la podemos encontrar en la estructura: aunque ambos estn compuestos de monmeros, los biopolmeros naturales por lo general tienen una estructura qumica bien definida, aunque esto no se cumple siempre. La rama que se encarga de las propiedades estructurales en los biopolmeros se denomina biologa estructural, y especifica que la composicin qumica y la secuencia en que se ordenan los monmeros se denomina estructura primaria, la cual puede desdoblarse para formar estructuras secundarias y terciarias, como es bien conocido en el caso de las protenas. A diferencia de los biopolmeros naturales, los sintticos suelen tener una distribucin ms aleatoria. Como los biopolmeros se originan a travs de un proceso controlado, los ejemplares suelen ser muy similares, por lo que contienen secuencias idnticas yel mismo nmero de monmeros, lo que lleva a que tengan el mismo peso molecular. A este fenmeno se le conoce como distribucin monodispersa. Los polmeros sintticos, como se mencion, tienen un comportamiento ms aleatorio al que se le conoce como distribucin polidispersa.

5.4. HISTORIA DE LOS BIOMATERIALES YBIOPOLMEROS5.4.1. SEDASegn la leyenda china, la emperatriz Si Ling-Chi estaba bebiendo una taza de t bajo un arbol, cuando de repente algo cay del rbol en su taza. Como ella se lo quit, lentamente deshizo un hilo ella encontr un capullo de gusano de seda. Estos 5000 aos de edad, la leyenda marca el descubrimiento de la seda, un material que se procesa en hilos finos y se consider el pao de los dioses. Slo a la realeza se le permiti tener, y cualquiera que intento comercializar la seda o los gusanos de seda fue castigado con la muerte: la seda y su produccin se mantuvo en secreto durante unos 3.000 aos. En el primer siglo A.C., este secreto se filtr lentamente hacia el mundo exterior, y pronto se convirti la seda en una tela de lujo en toda Asia y Europa, dando lugar a una red de rutas de comercio llamadas el Camino de Seda. La seda es un polmero de protena, cuya composicin de aminocidos depende de las especies que la producen. Varias larvas de lepidpteros son capaces de producir seda, pero la seda producida por las araas y los gusanos de seda han sido las ms estudiadas. La silkwormBombyx mori ha sido la especie ms popular para la produccin de seda. Su seda se caracteriza por fibras de fibrona que se mantienen unidas por una capa de adhesivo similar a una protena llamada sericina (ausente en la seda de araa). De esta manera, las fibras de material compuesto se organizado para proteger el gusano dentro del capullo. La seda ofrece gran tenacidad y resistencia, as como una alta elasticidad. Su resistencia a la compresin hace que sea comparable a Kevlar. La Seda podra remontarse, como material de sutura, en el siglo II D.C, cuando Galeno de Prgamo, escribi De Methodo medendi. l era bien conocido en los tiempos del Imperio Romano por el tratamiento y sutura de tendones lesionados de los gladiadores. En su obra, declar: ''Adems permiten que las ligaduras sean de un material que no se pudre fcilmente. Una de las primeras aplicaciones de biopolmeros en medicina. En los campos de batalla de Cre-cia, el norte de Francia, en 1346, la telaraa era popular para detener una herida sangrante debido a sus propiedades astringentes (para detener sangrado).

5.4.2. CELULOSASi damos un paso atrs hasta el siglo XIX, otro polmero natural, la celulosa, adems del caucho, ha impactado la vida cotidiana. La invencin de los plsticos de celulosa, tambin conocidos como celuloide, Parkesine, Xylonite o Ivoride, se ha atribuido a tres personas: el profesor suizo Christian Schonbein, el inventor Ingls, Alexander Parkes, y el empresario estadounidense John Wesley Hyatt. Christian Friedrich Schonbein, profesor de qumica en la Universidad de Basilea, le encantaba hacer experimentos de qumica en la cocina de su casa, tanto para consternacin de su esposa. Una maana temprano en la primavera de 1845, Schonbein derramada una mezcla de cidos ntrico y sulfrico, parte del experimento de ese da, salpico en el mostrador de la cocina. Rpidamente tom un delantal de algodn de su mujer y limpi, luego enjuago con agua antes de que el cido daara la tela. Como colg el delantal para secarlo sobre la estufa caliente, este estall en una fuerte explosin y Se encendi delante sus ojos. Despus de recuperarse de la conmocin, Schodenbein la curiosidad le llev a impregnar fajos de algodn con la mezcla de cidos. En cada ocasin, l fue capaz de encender la masa, lo que llevaba a una enorme e incontrolable explosin. Llam a su invento algodn plvora. Haba inventado el nitrato de celulosa. El Algodn plvora era tres veces ms potente que la plvora y no dejaba ningna nube negra despus de la explosin. Schodenbein ofreci su patente al ejrcito Austriaco, pero no encontr compradores en Prusia, Rusia o Francia. Finalmente, vendi su patente a John Taylor, agente Ingls, quien de inmediato comenz la produccin de algodn plvora en Inglaterra. La produccin termin cuando su fbrica explot, matando a 20 trabajadores. Aunque no hubo compradores, varios laboratorios hicieron propaganda a travs de Europa para investigar el algodn plvora. Adems de sus aplicaciones militares, Schodenbein imagino otra utilizacion para la masa de algodn. Aadi un disolvente o plastificante hecho de ter y alcohol y encontro una forma de nitrato de celulosa el cual era un material menos explosivo que llam kollodium, pegamento en griego. Inform a su amigo Michael Faraday que esta masa' es capaz de ser edformado en todo tipo de cosas. En la primavera de 1846, despus de cortarse accidentalmente en la mano, cubri la herida con una pelcula translcida delgada y elstica hecho de kollodium. l vendi su idea al Ingls, que durante aos proporcion al mundo las primero vendas adhesivas. En Inglaterra, haba una persona que tom un inters particular en los inventos del profesor suizo. Su nombre era Alexander Parkes. Alexander Parkes comenz a jugar con el nitrato de celulosa en 1847, y pas los prximos 15 aos en el laboratorio perfeccionando las frmulas y procesos para la fabricacin de nitrato de celulosa. Su proceso final tom el algodn y aadio aceites vegetales y disolventes orgnicos que producen una masa de plstico que fue fcilmente moldeado en cualquier forma o modalidad despus de haber sido ablandada con calor. llam Parkesine a su masa plstica. Las nuevas aplicaciones para este material verstil, tales como peines, mangos de cuchillos, y las decoraciones, hicieron su debut en el Mundial 1862.

5.5. APLICACIONES

5.5.1. APLICACIONES DE CARCTER PERMANENTE DENTRO DEL ORGANISMO:

Estos materiales deben de estar diseados para durar una gran cantidad de tiempo, adems de ser inertes, atxicos y bio compatibles. Algunos ejemplos son los implantes Ortopdicos, membranas, cementos seos, etc. De los polmeros ms utilizados tenemos al tefln, poliamidas, siliconas, polisteres, policarbonatos, entre otros. Tambin existen las prtesis vasculares, las cuales deben detener la caracterstica fundamental de no provocar coagulacin: para esto se utilizan poliuretanos segmentados, fibras de PET, entre otros polmeros.

5.5.2. APLICACIONES DE CARCTER TEMPORAL DENTRO DEL ORGANISMO:

Este campo es fcilmente identificable principalmente debido a las suturas, ya que son el material biomdico que ha tenido ms xito. Estas aplicaciones consisten en material bio absorbible o biodegradable, dndole la caracterstica de temporalidad. Otra aplicacin interesante se encuentra en los sistemas de liberacin de frmacos. Para finalizar, cabe mencionar el empleo de polmeros en el campo de la ingeniera de tejidos, con el objetivo de funcionar como andamiaje temporal para permitir el crecimiento de clulas. Para entender un poco mejor el alcance de los biopolmeros en varias de las ramas de la medicina, conviene revisar algunos ejemplos.5.5.3. LENTES INTRAOCULARES:

Lentes artificiales de silicona o acrlico, que se implantan dentro del ojo para poder mejorar el enfoque afectado por un cristalino disfuncional.

5.5.4. LENTES DE CONTACTO:

Son lentes que se ponen en el ojo y sirven para corregir la visin, se colocan sobre la capa lagrimal que lubrica ala crnea. Deben cumplir estrictos requisitos sanitarios. Diseadas especialmente para problemas de astigmatismo y miopa.5.5.5. IMPLANTES DE RETINA:

Este sistema se encarga de suplirlas funciones de procesamiento de imgenes de la retina y transmitir los resultados al cerebro. Se han realizado pruebas preliminares con xito, pero esta tecnologa an no est completamente estandarizada.

5.5.6. VLVULAS DE CORAZN:

Su utilidad es para reemplazar las vlvulas cardiacas defectuosas. En el caso de los reemplazos basados en biopolmeros, se utilizan vlvulas naturales modificadas de donantes animales, las cuales se colocan en anillos sintticos. Tambin existen vlvulas artificiales de metal.5.5.7. INJERTOS VASCULARES:

Son utilizados para reparar y reemplazar arterias que presentan algn problema el cual ocasiona una alteracin en el flujo normal de la sangre, como por ejemplo, las afectadas por arteriosclerosis, fibrosis, aneurismas, etc.5.5.8. BOLSAS DE SANGRE:

A partir de polmeros se crean bolsas de sangre, sellndolas a travs de radio frecuencias. Estas bolsas estn diseadas para contener sangre, pero tambin contienen concentrados de glbulos, plaquetas, o plasma.

5.5.9. DIENTES:

Las prtesis dentales, muchas de ellas basadas en polmeros, ayudan a recuperar la funcionalidad de la boca, permitiendo una masticacin eficaz y una fontica adecuada, sin interferir en el proceso respiratorio.

5.5.10. PRTESIS DE MAMA

Utilizadas en la reconstruccin de pechos, con relleno salino o de silicona. Se pueden situar en tres niveles diferentes: subglandular, subpectoral y subfascial.

5.5.11. BIOPLASTICOS

Se denominabioplsticoa un tipo deplsticosderivados de productos vegetales, tales como elaceite de soja, elmazo lafcula de patata, a diferencia de los plsticos convencionales, derivados delpetrleo.Los plsticos tradicionales (polietileno,polipropileno,abs,PET, entre otros) estn sintetizados a partir del petrleo por laindustria petroqumica. La caresta de este combustiblefsil, su carcter de resistencia a la degradacin natural y el hecho de que es una fuente que, tarde o temprano, acabar por agotarse, ha llevado a algunas partes de la industria a buscar alternativas. Elpolicido lctico, sintetizado a partir del maz, es una de las ms prometedoras.

5.5.12. BIORREMEDIACIN DE SUELOS

Proceso que utilicemicroorganismos,hongos,plantaso lasenzimasderivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condicin natural. La biorremediacin puede ser empleada para atacar contaminantes especficos del suelo, por ejemplo en la degradacinbacterianade compuestos organoclorados o dehidrocarburos. Un ejemplo de un tratamiento ms generalizado es el de la limpieza de derrames de petrleo por medio de la adicin de fertilizantes connitratososulfatospara estimular la reproduccin de bacterias nativas o exgenas (introducidas) y de esta forma facilitar la descomposicin del petrleo crudo.5.5.12.1. Biosurfactante

Los surfactantes son compuestos antipticos, es decir que estructuralmente sus molculas presentan dos partes diferentes, una hidrofbica y otra hidrofilia. Los surfactantes de origen biolgico o biosurfactantes son un grupo estructuralmente diverso de molculas tensoactivas, que presentan en general menor toxicidad y mayor biodegradabilidad que los surfactantes sintticos. Entre las aplicaciones ms estudiadas de los biosurfactantes estn aquellas relacionadas con la industria del petrleo y la bioremediacin de sitios o residuos contaminados con hidrocarburos. En los ltimos aos ha crecido el inters por evaluar la potencial utilidad de los biosurfactantes en las disciplinas mdicas y veterinarias, dado que existen estudios que demuestran propiedades antibacterianas, antimicticas, antivirales e incluso antitumorales en estos compuestos. Adems, los biosurfactantes tambin han mostrado contrarrestar la adhesin y la formacin de biofilms de microorganismos patgenos. Nuestro grupo ha aislado y caracterizado diversas cepas productoras de biosurfactantes autctonas de la regin patagnica. Algunos de esos biosurfactantes han sido aplicados con xito en el tratamiento de residuos oleosos. En la actualidad nuestro objetivo es caracterizar la actividad antimicrobiana de dichos biosurfactantes y su potencial para inhibir la formacin de biofilms de microorganismos patgenos.

5.5.12.1.1. Produccin de biotensoactivos por bacterias

5.5.12.1.1.1. Isolation and characterization of biosurfactant/biopolymerproducing spore forming bacteria from oil contaminated sitesand oil field of OmanANEXO 1

6. Conclusions

Con este trabajo se entiende que los polmeros son ms comunes en la vida diaria de lo que se pensaba. Los de origen natural se encuentran principalmente en los textiles, por ejemplo: algodn, seda y lana; y por otra parte al hule. Por el lado de los sintticos, tambin se interacta con ellos a diario, como el nylon, polietileno y tefln. Es importante tener presente, que los polmeros mstiles para el hombre, resultan ser los sintticos.

Se encontr que los biomateriales y los biopolmeros tienen una gran aplicacin en el ramo mdico, a pesar de que estos materiales no han sido del todo explotados. Representan un gran avance en la fabricacin de tejidos, e inclusive se espera que lleguen a fabricar rganos completos: sus aplicaciones son tan variadas que pueden implementarse en muchos aspectos relativos al cuerpo humano y la salud.

En este estudio se encontr que los biopolimeros tambin tiene aplicaciones tanto en el campo de la medicina como en el proceso de biorremediacin en suelos contaminados con hidrocarburos, llevado a cabo con biosurfactantes

7. GLOSARIO

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Biodegradables: es el producto o sustancia que puede descomponerse en los elementos qumicos que lo conforman, debido a la accin de agentes biolgicos, como plantas, animales, microrganismos y hongos, bajo condiciones ambientales naturales.

Polisteres: Es una categora de elastmeros que contiene el grupo funcional ster en su cadena principal. Los polisteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el trmino polister generalmente se refiere a los polisteres sintticos (plsticos), provenientes de fracciones pesadas del petrleo

Biorremediacion: cualquier proceso que utilice microrganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condicin natural.

Biosurfactante: cualquier proceso que utilice microrganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condicin natural

Biodisponibilidad: es un trmino farmacocintico que alude a la fraccin y la velocidad a la que la dosis administrada de un frmaco alcanza su diana teraputica (canales, transportadores, receptores, que son macromolculas proteicas) lo que implica llegar hasta el tejido sobre el que realiza su actividad.

Biocompatibilidad: es la capacidad de un material para no interferir ni degradar el medio biolgico en el cual son utilizados (un ser humano u otro ser vivo). Los materiales biocompatibles son llamados biomateriales.

Materiales sintticos: Los materiales sintticos son producidos por procesos industriales, generalmente una sntesis qumica que reproduce las caractersticas (composicin y propiedades) naturales de otros materiales.

Monmeros: Los materiales sintticos son producidos por procesos industriales, generalmente una sntesis qumica que reproduce las caractersticas (composicin y propiedades) naturales de otros materiales.

Aminocidos : es una molcula orgnica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminocidos ms frecuentes y de mayor inters son aquellos que forman parte de las protenas.

Nucletidos : son molculas orgnicas formadas por la unin covalente de un monosacrido de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato

Azucares: son glcidos que generalmente tienen sabor dulce, como son los diferentes monosacridos, disacridos y oligosacridos, aunque a veces se usa incorrectamente para referirse a todos los carbohidratos.

Celulosa: es un biopolmero compuesto exclusivamente de molculas de -glucosa (desde cientos hasta varios miles de unidades), pues es un homopolisacrido. La celulosa es la biomolcula orgnica ms abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.

Coloides: es un sistema formado por dos o ms fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partculas; por lo general slidas.1 La fase dispersa es la que se halla en menor proporcin.

Polietileno: es qumicamente el polmero ms simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Es uno de los plsticos ms comunes debido a su bajo precio y simplicidad en su fabricacin, lo que genera una produccin mundial de aproximadamente 60 millones de toneladas anuales alrededor del mundo.

Tefln: Es un polmero similar al polietileno, en el que los tomos de hidrgeno han sido sustituidos por tomos flor.

Nailon: Es un polmero artificial que pertenece al grupo de las poliamidas. Se genera formalmente por policondensacin de un dicido con una diamina.

Dielctricos: al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante elctrico, y adems si es sometido a un campo elctrico externo, puede establecerse en l un campo elctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen confundirse.

Biomateriales: se pueden definir como materiales biolgicos comunes tales como piel, madera, o cualquier elemento que remplace la funcin de los tejidos o de los rganos vivos.Materiales Aislantes: hace referencia a cualquier material que impide la transmisin de la energa en cualquiera de sus formas: con masa que impide el transporte de energa.

Aparellaje: Conjunto de aparatos y accesorios dispuestos para un uso preferentemente industrial.

Resinas: Es una secrecin orgnica que producen muchas plantas, particularmente los rboles del tipo confera. Es muy valorada por sus propiedades qumicas y sus usos asociados, como por ejemplo la produccin de barnices, adhesivos y aditivos alimenticios.

Termoplsticos: es un plstico que, a temperaturas relativamente altas se vuelve deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de transicin vtrea cuando se enfra lo suficiente.

Estructura cristalina: es la forma slida de cmo se ordenan y empaquetan los tomos, molculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repeticin que se extienden en las tres dimensiones del espacio.

Estructura amorfa: Es un estado slido de la materia, en el que las partculas que conforman el slido carecen de una estructura ordenada. Estos slidos carecen de formas bien definidas.

Defectos del cristal: Es cualquier perturbacin en la periodicidad de la red de un slido cristalino. El cristal perfecto es un modelo ideal, en el que las diferentes especies (ya sean molculas, iones u tomos neutros) estn colocados de forma peridica y regular, extendindose hasta el infinito.

Vtreos: material semejante a un vidrioMorfologa: disciplina que estudia la generacin y las propiedades de la forma, y que se aplica en casi todas las ramas del diseo.

Oligomero: Se dice que una molcula constituye un oligmero cuando los radicales asociados son distintos entre s. La naturaleza orgnica esta llena de estos casos multifuncionales. En cambio, un polmero es una molcula con dos o ms radicales de la misma especie.

Marcapasos: Es un aparato electrnico generador de impulsos, este impulsa artificial y rtmicamente el corazn cuando los marcapasos naturales del corazn no pueden mantener el ritmo y la frecuencia adecuados.

Compostas: es el producto que se obtiene de compuestos que forman o formaron parte de seres vivos en un conjunto de productos de origen animal y vegetal; constituye un grado medio de descomposicin de la materia orgnica que ya es en s un magnfico abono orgnico para la tierra.

Dilisis: es un proceso mediante el cual se extraen las toxinas y el exceso de agua de la sangre, normalmente como terapia renal sustitutiva tras la prdida de la funcin renal en personas con fallo renal.

Prtesis vasculares: Se pueden definir las prtesis vasculares como aqullos elementos de tipo sinttico destinados a restablecer la circulacin en el territorio arterial o venoso, reemplazando en forma total o parcial un conducto o actuando bajo la forma de puentes de derivacin.

8. Bibliografa

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