Los nuevos pegamentos de base biológica desarrollados por la Universidad de Purdue podrán usarse en múltiples aplicaciones

Investigadores de todo el mundo están tratando de encontrar productos alternativos y soluciones más sostenibles y ecológicas para todo lo que usamos a diario. Por ejemplo, el pegamento. Es el caso de los nuevos pegamentos de base biológica desarrollados por la Universidad de Purdue y que están pendientes de ser patentados.

A diferencia de los basados en petróleo, estos nuevos adhesivos, además, forman uniones que se fortalecen en el agua, por lo que podrían tener aplicaciones en las industrias de la construcción, fabricación, biomédica, dental, alimentaria y cosmética, así como en la restauración de arrecifes de coral.

Las formulaciones adhesivas con patente pendiente desarrolladas en la Universidad Purdue a partir de componentes de origen biológico totalmente sostenibles establecen uniones que se fortalecen cuando están bajo el agua o se exponen a condiciones húmedas.

Un pegamanto basado en el maíz

Gudrun Schmidt , profesora asociada de práctica en el Departamento de Química de Purdue, y un equipo de investigadores desarrollaron las formulaciones a partir de zeína, una proteína que se encuentra en el maíz, y ácido tánico. Se publicó un artículo sobre la investigación del equipo en la revista revisada por pares ACS Applied Materials & Interfaces .

Las formulaciones adhesivas podrían desarrollarse y utilizarse aún más en la restauración de arrecifes de coral y tener aplicaciones en las industrias de la construcción, fabricación, biomédica, dental, alimentaria y cosmética.

El pegamento es más fuerte en el agua

Schmidt y sus colegas realizaron experimentos con adhesivos bajo el agua en sus formulaciones, utilizando diferentes superficies y diferentes aguas, incluida agua de mar, solución salina, agua del grifo y agua desionizada.

«Curiosamente, el tipo de agua no influye mucho en el rendimiento, pero sí el tipo de sustrato», dijo Schmidt. “Un resultado inesperado adicional fue que la fuerza de unión aumentó con el tiempo cuando se expuso al agua, lo que contradice los experimentos generales de trabajo con pegamentos tradicionales a base de petróleo. La adhesión inicial bajo el agua fue más fuerte en comparación con la adhesión sobre una mesa, lo que sugiere que el agua ayuda a que el pegamento se adhiera bajo el agua”.

Se formó una piel protectora en la superficie de los adhesivos cuando se colocaron bajo el agua, lo que evitó que el agua entrara inmediatamente al resto del material. «Pero una vez que la piel estaba en su lugar, se podía romper para inducir una formación de enlaces más rápida», dijo Schmidt.

«Los experimentos también indicaron una unión máxima a unos 30 grados Celsius, luego otro aumento a temperaturas más altas».

Schmidt dijo que el proceso para elaborar las formulaciones adhesivas es corto: «Podemos utilizar materiales vegetales, económicos y de origen sostenible para fabricar galones de pegamento en cuestión de horas», dijo Schmidt. «Los adhesivos son muy sencillos de fabricar en el laboratorio o al aire libre, en cualquier lugar del planeta».

La demanda de formulaciones no tóxicas

Schmidt dijo que otros investigadores están formulando adhesivos que imitan los pegamentos utilizados por mejillones, percebes, ostras y gusanos castillo de arena para adherirse al fondo marino y otras superficies húmedas. Sin embargo, esas formulaciones de mejor rendimiento son completamente sintéticas.

«Las síntesis prolongadas con el uso de productos químicos agresivos pueden frenar su desarrollo futuro», afirmó Schmidt. “La no toxicidad, los materiales de origen sostenible y el mínimo impacto ambiental son cada vez más demandados. En consecuencia, varios grupos han recurrido al desarrollo de sistemas adhesivos nuevos y a la reconstrucción de sistemas antiguos utilizando química bioinspirada o de base biológica”.

La creciente demanda de materiales no tóxicos ha llevado a la creación de adhesivos para aplicaciones biomédicas. Las colas resultantes tienen propiedades similares a las del tejido blando. Schmidt afirmó que los adhesivos de base biológica tienen otras aplicaciones.

«Una vez que se deja atrás el ámbito in vivo y biomédico, hay todo un mundo de otras aplicaciones que requieren metales, plásticos, madera y sustratos inorgánicos que necesitan adhesivos para funcionar en presencia de agua», dijo Schmidt. “Las aplicaciones alimentarias, orales y cosméticas son menos restrictivas en lo que respecta a la pureza de los materiales de partida. A menudo se pueden utilizar polímeros de calidad alimentaria para fabricar adhesivos húmedos. También estamos trabajando en aplicaciones dentales, intentando crear uniones en este entorno húmedo y desafiante”.

Restauración de arrecifes de coral

Schmidt dijo que otra aplicación particularmente intrigante para las formulaciones adhesivas desarrolladas por Purdue, pendientes de patente, es la restauración de arrecifes de coral.

«Hay varios esfuerzos importantes en todo el mundo para plantar corales jóvenes para reemplazar aquellas estructuras que ya están muertas», dijo Schmidt. «Un obstáculo importante para estos esfuerzos es la falta de adhesivos submarinos adecuados que funcionen bien para esta aplicación».

Schmidt y su equipo de investigación están trabajando con la Coral Restoration Foundation , enviando varias formulaciones para ser probadas.

«Recientemente visitamos los Cayos de Florida para probar algunas formulaciones en cubos llenos de agua del océano», dijo Schmidt. «Es fantástico ver nuestro trabajo fuera del laboratorio de investigación y en el mundo húmedo real».

La Coral Restoration Foundation busca constantemente el método más eficiente y efectivo para trasplantar corales en sitios de arrecifes, dijo Phanor H. Montoya-Maya, gerente del programa de restauración de corales de CRF.

“Tener diferentes alternativas significa que se pueden trasplantar diferentes especies y hábitats con resultados positivos”, dijo Montoya-Maya. “Colaboraciones científicas como esta nos permiten probar y perfeccionar métodos antes de la restauración generalizada. Los resultados preliminares de campo son muy alentadores y continuaremos brindando comentarios a los investigadores de Purdue para garantizar que el producto final sea consistentemente exitoso en múltiples objetivos de restauración”.

Schmidt reveló las formulaciones adhesivas a la Oficina de Comercialización de Tecnología de Purdue Innovates , que solicitó una patente para proteger la propiedad intelectual.

Fuente: elplural.com