Forma-memoria duen material bat sortu dute poliuretanoz eta bakterio-zelulosaz

Bakterio-zelulosaren biosintesi-prozesua optimizatu du UPV/EHUko talde batek, elikagai-iturri gisa sagardogintzako hondakinak erabiliz

  • Ikerketa

Lehenengo argitaratze data: 2019/06/25

Leire Urbina, Gipuzkoako Ingeniaritza Eskolako ikerlaria. Argazkia: Mikel Mtz. de Trespuentes. UPV/EHU.

UPV/EHUko Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza Saileko Materialak+Teknologiak taldeak eta Zelulen Biologia eta Histologia Sailak egindako lan batean, urak aktibatutako forma-memoria duen material bat sortu dute, poliuretanoz eta zelulosaz. Propietate horiek izanda, material egokia da biomedikuntzan erabiltzeko, besteak beste. Zelulosa, gainera, bakterio-biosintesi bidez lortu dute, eta, mikroorganismoak elikatzeko, sagardogintzako hondakinez baliatu dira.

UPV/EHUko Gipuzkoako Ingeniaritza Eskolako Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza Saileko Materialak+Teknologiak taldeak eta Medikuntza eta Odontologia Fakultateko Zelulen Biologia eta Histologia Sailak egindako lan bat argitaratu du berriki Carbohydrate Polymers aldizkariak. Lan horren emaitza material hibrido eta biobateragarri bat izan da, forma-memoriaren propietateak ere badituena; hau da, “aldi batez deformatutakoan, gai da jatorrizko formara itzultzeko kanpo-estimulu baten (kasu honetan, uraren) eraginez”, azaldu du Leire Urbina Materialak+Teknologiak taldeko kide eta lanaren lehen egileak.

Ezaugarri hori izanda, materiala oso egokia da “aplikazio biomedikoetarako, hala nola sendagaiak modu kontrolatuan askatzeko, ehun-ingeniaritzarako eta abarrerako. Materiala deformatuta, tolestuta, sar liteke gorputzean, eta, hala, zauri txikiko kirurgia baino ez litzateke egin beharko. Ondotik, gorputzeko hezetasunaren eraginpean, aktibatu eta jatorrizko formara itzuliko litzateke, eta orduan beteko luke dagokion funtzioa”, dio ikertzaileak.

Bi osagai ditu material konposatuak. Lehenengoa poliuretanoa da, polimero termoplastiko bat, “eta harexek du forma-memoria; azken urteetan, garrantzi handia hartu du forma-memoriak halako ikerketetan”, zehaztu du. Baina Urbina doktoreak bakterio-zelulosa nabarmendu du, erabilitako bigarren osagaia: “Oso zelulosa gutxi erabili genuen, % 2 baino gutxiago, baina nahikoa izan zen materialaren propietateak hobetzeko; zelulosari esker, materiala zurrunagoa eta erresistenteagoa da, eta, gainera, jatorrizko formara itzultzeko gaitasun nabarmen handiagoa du. Izan ere, ikusi genuen poliuretano hutsa ez dela guztiz lehengoratzen”.

Biobateragarritasun-azterketek ere emaitza onak eman dituzte, eta, horrenbestez, material malgu, garden eta propietate mekaniko hobetuak dituen hori biomedikuntzan erabiltzeko modukoa ere bada. Hala ere, Urbina doktoreak gogora ekarri du emandakoa lehenengo urratsa bakarrik dela, alegia, “berretsi dugu materiala ez dela zitotoxikoa, eta zelulak egoki atxikitzen zaizkiola. Aplikaziora iristeko lana bukatzeko, ordea, entsegu espezifikoak beharko lirateke, hala nola in vivo entseguak”.

Sagardo-hondakinez elikatutako bakterioek iraitzitako zelulosa

Ikerketaren zati handi bat zelulosaren biosintesi-prozesua aztertzen eman zuten. “Gure ikerketa-taldean urteak daramatzagu bakterio-zelulosarekin lanean —deskribatu du Urbinak—. Bakterioek, batez ere Acetobacter generokoek, sortzen dute biopolimero hori: biosintesian, bakterio bakoitzak zelulosazko nanozuntzak iraizten ditu kultibo-ingurunera, zelularen mintzean dituzten poroetatik, eta zuntzek 3Dko sare-itxurako egitura bat eratzen dute elkarrekin konbinatzean. Konformazio horri esker, landare-jatorriko zelulosak berak ez dituen propietate batzuk ditu bakterio-zelulosak; adibidez: erresistentzia mekaniko handia; kristalinitate eta purutasun handiagoa; kimikoki eraldatzeko, biodegradatzeko eta ura atxikitzeko gaitasun handiagoak; biobateragarritasun handiagoa, bai eta lortu nahi den formaren arabera moldeatzeko gaitasuna ere, bakterioak hazten jartzeko edukiontziak nahi dugun formakoak izan baitaitezke”.

Bakterioak hazteko elikagai-iturri gisa, “sagardogintzako hondakinak” erabili zituzten. “Sagardoa prozesatzean sortutako azpiprodukutak (orea, patsa, jalkinak…) aberatsak dira azukretan (glukosa, fruktosa eta sakarosa), eta, horrenbestez, bakterioek hartzitzeko erabil ditzakete. Sagardogintzan, erabilitako sagarraren % 30 inguru hondakin bihurtzen da; hortaz, hondakinari balioa ematea da bakterioak hazteko karbono-iturri gisa erabiltzea, eta balio handiko materialak lortzen ditugu, gainera”, nabarmendu du ikertzaileak.

Bakterio-polimeroen teknologiak duen erronka handienetako bati erantzuten dio hartutako neurri horrek. Izan ere, eskala handiko industria-ekoizpenetara iristeko, substratu gisa erabiltzeko karbono-iturri egoki eta merkeak aurkitzeko beharra dago, petroliotik eratorritako polimeroekin lehiatzeko modukoak izan daitezen.

Informazio osagarria

Leire Urbinaren doktore-tesiaren zati bat izan da lan hau. Biosynthesis and characterization of polymers from cider by-products. Bacterial cellulose-based nanocomposites izan da tesiaren izenburua, Aloña Retegi eta M. Angeles Corcuera doktoreek zuzendu dute, eta UPV/EHUko Gipuzkoako Ingeniaritza Eskolako Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza Saileko Materialak+Teknologiak taldean egin du ikerketa. Taldeak denbora luzea darama funtzio anitzeko (bio)materialak garatzen, bioteknologiaz eta nanoteknologiaz duten jakintza aplikatuz, eta elkarlanean aritzen dira bai UPV/EHUko bertako bai kanpoko ikerketa-taldeekin (nazionalak zein nazioartekoak).

Erreferentzia bibliografikoa