Nereis. Interdisciplinary Ibero-American Journal of Methods, Modelling and Simulation.

INTRODUCCIÓN

El uso de biomateriales biodegradables data de periodos ancestrales, pues antiguas civilizaciones ya empleaban materiales de este tipo para el tratamiento de heridas y de algunas enfermedades. Sin embargo, no fue hasta la Segunda Guerra Mundial cuando se intensificó la búsqueda de nuevos materiales biodegradables para aplicaciones biomédicas [1]. Del mismo modo, se comenzó a incrementar el número de trabajos de investigación con el objetivo de mejorar las propiedades de estos materiales ya existentes y a sintetizar nuevos biomateriales, siendo los polímeros los materiales de mayor relevancia debido a su gran amplio rango de posibles aplicaciones [2].

Dentro de los polímeros biodegradables más producidos y comercializados en el mundo destacan los polihidroxialcanoatos (PHA), que constituyen una alternativa sostenible, ya que pueden ser transformados en agua y dióxido de carbono en presencia de oxígeno o en metano en condiciones anaerobias mediante microorganismos presentes en aguas y suelos [3].

Los polihidroxialcanoatos (PHA) son una familia de biopoliésteres lineales compuestos de unidades de hidroxialcanoato (HA) como estructura básica, que se obtienen mediante fermentación bacteriana y son termoprocesables, con puntos de fusión entre 40 y 180 ºC. Se acumulan como polímeros líquidos, insolubles en agua, móviles y amorfos en forma de gránulos rodeados de una monocapa de fosfolípidos que contiene enzimas polimerasas y despolimerasas [4].

Estos biopolímeros se alojan, como inclusiones granulares, en el citoplasma de una amplia variedad de microorganismos, tanto gram positivos como gram negativos, en condiciones de carencia nutricional de elementos, como nitrógeno, fósforo, magnesio, azufre, etc., y exceso de fuente de carbono [5]. Estas inclusiones se observan con el microscopio como gránulos esféricos de diferentes tamaños [6]. Dichos gránulos intracelulares funcionan como un almacén energético para la célula que lo puede reconvertir en material carbonado cuando la fuente de carbono externa se agota, o si el nutriente limitante es suministrado nuevamente. La utilización de dicho polímero es considerada una estrategia desarrollada por las bacterias para incrementar su supervivencia en ambientes sujetos a condiciones cambiantes [7].

Las ventajas que tienen los PHA sobre los plásticos derivados del petróleo, y que les confieren muchas posibilidades para ser los candidatos idóneos para sustituir a los plásticos convencionales, es que pueden ser sintetizados, como se ha comentado, a partir de fuentes renovables, son biodegradables y además biocompatibles, propiedad muy importante para las aplicaciones biomédicas industriales [8].

El biopolímero más extendido y más ampliamente estudiado dentro de la familia de los polihidroxialcanoatos es el polihidroxibutirato (PHB), que fue descubierto en 1923 por Maurice Lemoigne [9]. El PHB es un polímero termoplástico, con propiedades físicas similares a las de algunos polímeros derivados del petróleo, como el polipropileno, altamente biodegradable, no tóxico, biocompatible y entre cuyas propiedades destaca su alto grado de cristalinidad, insolubilidad en agua y que posee una relativa resistencia a la degradación hidrolítica [4]. Este biopolímero podría utilizarse con éxito en infinidad de aplicaciones de agricultura, industria y biomédicas. Sin embargo, su aplicación se ve desfavorecida por sus pobres propiedades mecánicas, principalmente por su elevada fragilidad [10,11].

Una estrategia muy utilizada para mejorar las propiedades del PHB es la incorporación de diferentes monómeros secundarios en la cadena del polímero para formar copolímeros con propiedades extremadamente diferentes [12]. De este modo, más de 150 monómeros diferentes se pueden combinar para originar materiales con propiedades extremadamente diferentes. Así, se han sintetizado polihidroxialcanoatos copolímeros de 3-hidroxibutirato y 3-hidroxihexanoato (PHBHHx) y poli-3-hidroxioctanoato (PHO). De todos estos bioplásticos, el copolímero de 3-hidroxibutirato y 3-hidroxivalerato, el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato), es el más estudiado recientemente y el que mejores propiedades presenta.

POLI(3-HIDROXIBUTIRATO-CO-3-HIDROXIVALERATO)

El poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV o PHBHV) es un poliéster alifático lineal que se origina de la inserción de unidades de 3-hidroxivalerato (HV) en el PHB, cuya estructura química se presenta en la siguiente figura.

Dentro de la familia de los polihidroxialcanoatos, el PHBV es el que mayor potencial presenta para aplicaciones industriales avanzadas como la ingeniería tisular, debido a sus propiedades mecánicas, su alta imunotolerancia y su biodegradabilidad controlable mediante modificación superficial; además es no tóxico, es biocompatible con muchos tipos de células y se ha desarrollado a nivel industrial [13,14].

Este biopolímero se caracteriza por su alta cristalinidad, su rigidez y su condición quebradiza. La temperatura de fusión del PHBV es más baja que la del PHB, puede disolverse mediante disolventes clorados y es resistente a la radiación ultravioleta y a aceptables cantidades de alcoholes, grasas y aceites [15]. Además, comparado con el PHB, presenta excelentes propiedades barrera al oxígeno, mayor inactividad química, mayor viscosidad en estado líquido, mejor procesabilidad en extrusión, mejores propiedades mecánicas, mayor tensión superficial y mayor flexibilidad [16].

Recientemente, el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) ha atraído la atención de la industria e investigadores como material biodegradable muy prometedor, debido a su potencial biotecnológico y a su aplicabilidad, tanto en los sectores médico y agrícola como en el ámbito del envasado alimentario [17,18]. Sin embargo, este polímero continúa presentado alta fragilidad, baja resistencia al impacto, marcada hidrofobicidad y deficiente estabilidad térmica, en comparación con los polímeros convencionales [19].

Por tanto, con el objetivo de solucionar estos problemas, diferentes estudios apuntan como estrategia la de reforzar el PHBV con otros materiales: polímeros, fibras naturales, nanomateriales como el grafeno, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, nanocelulosa, nanoarcillas, nanometales, etc. [20,21].

PREFUERZO MECÁNICO - MATERIALES COMPUESTOS

Los materiales compuestos representan una alternativa con grandes posibilidades en el campo de los biomateriales debido a que posibilitan poder mantener las propiedades del material base de biocompatibilidad y biodegradabilidad, mejorando las mecánicas [22,23]. De este modo, se puede mezclar una matriz polimérica de PHBV con nanomateriales, polímeros, fibras naturales, etc. [24] y al igual que en todo material compuesto, las propiedades finales dependerán de las propiedades de cada componente (matriz y refuerzo), del tipo de composición y la morfología de cada fase [25].

REFUERZO CON OTROS POLÍMEROS

Diversas investigaciones se han centrado en la modificación del biopolímero de PHBV mediante la combinación con otros polímeros, con el objetivo de ampliar sus aplicaciones. De este modo, por ejemplo, se ha realizado la mezcla de PHBV con el polímero sintético termoplástico de ácido poliláctico (PLA), derivado del ácido láctico, originando sistemas inmiscibles con una mínima mejoría de la flexibilidad [26]. Sin embargo, al añadir a esta mezcla aceite de soja epoxidado, el comportamiento mecánico de las mezclas mejora, aumentando su ductilidad, aunque se produce una ligera disminución en la resistencia a la tracción y el módulo de Young [27]. Estudios como los de Jost y Kopitzky [28] muestran que la mezcla de entre un 20 y un 35 % de PHBV con ácido poliláctico (PLA) es una combinación adecuada para lograr altas propiedades de barrera tanto al oxígeno como al vapor de agua, manteniendo la biocompatibilidad del material. En resumen, los resultados apuntan a una mejora de las propiedades mecánicas, la inmiscibilidad y la degradación, al mezclar PHBV con proporciones variables de PLA [29,30].

Por otra parte, materiales obtenidos de la mezcla de polietileno (PE) y 30 % de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) muestran propiedades mecánicas de resistencia a la tracción, módulo de Young y alargamiento a la rotura, comparables a la de los plásticos de uso comercial[31]. Además, el contenido de PHBV redujo la tasa de transmisión de oxígeno y aumentó la velocidad de transmisión de vapor de agua en comparación con la de PE puro. Estas propiedades son muy valoradas en la industria de envasado de alimentos.

Además de los polímeros mencionados, el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) se ha reforzado con poliuretano termoplástico (TPU), dando como resultado películas con mayor aumento en la elongación a rotura y mejora en el termoconformado del PHBV [27], y con un derivado de politiofeno carboxilato, el poli(3-tiofeno acetato de etilo) (PTAcEt), obteniéndose películas con gran flexibilidad, resistencia a la manipulación y carácter semiconductor, ya que conservan las propiedades individuales de cada polímero [32]. Además, esta mezcla presenta superficies irregulares y porosas que favorecen el crecimiento, la adhesión celular y no resultan citotóxicas. Estas características hacen que dicha mezcla sea un excelente candidato para su uso en la fabricación de soportes porosos (scaffolds en inglés) en ingeniería tisular.

Otra de las estrategias para mejorar las propiedades de los materiales es el desarrollo de estructuras multicapas donde se mezclan materiales con diferentes propiedades en una misma lámina [33]. Esta técnica puede además soslayar la incompatibilidad que tiene el PHBV al no ser miscible con proteínas y polisacáridos, debido a la escasa adhesión interfacial entre las fases de la mezcla [34].

La mezcla de PHBV con almidón, uno de los biopolímeros más abundantes y económicos, obtenido de fuentes renovables y que presenta una baja permeabilidad al oxígeno [35], da lugar a materiales compuestos con mejores propiedades mecánicas y baja permeabilidad al vapor de agua, lo que lo hace más apto como material para la conservación y envasado de alimentos [36].

REFUERZO CON FIBRAS NATURALES

La incorporación de fibras vegetales en compuestos plásticos biodegradables de origen natural, adquiere mayor relevancia cada día debido a ser materiales procedentes de fuentes renovables sostenibles y cuyos productos de desechos podrían ser asimilados y degradados por una gran variedad de microorganismos, evitándose de esta forma la creciente nociva acumulación de residuos en el medio ambiente [37].

El desarrollo de nuevos materiales de este tipo contribuye al avance para conseguir un total reemplazo de los plásticos derivados del petróleo que tanto daño están haciendo al medio ambiente [38,39]. La búsqueda en la obtención de biocompuestos ecológicos basados en recursos renovables ha sido el motor impulsor para diferentes estudios encaminados a reforzar el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) con fibras naturales. De este modo, se han obtenido biocompuestos basados en PHBV que contienen entre un 10 y un 40 % en peso de fibras de madera de Arce [40] y, al evaluar las propiedades del material, se concluyó que el módulo de tracción y flexión de los materiales reforzados con el 40 % en peso de fibra mejoró un 167 % en comparación con el PHBV puro. Los valores del módulo de almacenamiento de estos biocompuestos también mostraron una tendencia creciente en relación con el polímero puro, la temperatura de deflexión se incrementó en un 21 % mientras que el coeficiente de expansión térmica lineal del compuesto de PHBV puro se redujo en un 18 %.

El refuerzo de PHBV con un 30-40 % en peso de fibras de bambú ha mostrado que se producen pocas variaciones en las propiedades termomecánicas y de impacto cuando se varía el contenido de fibra [41]. En este estudio, el módulo de tracción de los materiales con el 40 % en peso de fibra aumenta en 175 % con respecto al PHBV puro y la temperatura de deflexión al calor aumenta en 9 ºC. En otro estudio se obtuvieron resultados similares aunque la fuerza de tensión del PHBV disminuyó con la adición de fibra de bambú [42]. Los investigadores atribuyeron este hecho a la falta de suficiente interacción interfacial entre la fibra de bambú y la matriz polimérica.

Otra de las fibras naturales que se ha utilizado como refuerzo del polímero PHBV es la curauá (Ananas erectifolius) bromelia característica de la zona amazónica. Estas fibras tienen propiedades mecánicas similares a las fibras de vidrio, tales como rigidez, resistencia al impacto y flexibilidad [43]. Estas fibras son suaves, ligeras y reciclables [44] y al mezclar PHBV con un 20 % en peso de fibra curauá tratadas con NaOH al 5 %, se encontró un aumento del 30 % en la resistencia a la flexión y del 12 % en la resistencia al impacto, en relación con los compuestos con fibras sin tratamiento [45]. Mediante este método, el tratamiento alcalino favorece una mejor adhesión de las fibras a la matriz polimérica, mejorando significativamente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos desarrollados.

Por lo tanto, el refuerzo de PHBV con fibras naturales es una buena alternativa y muy interesante debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad [46,47].

REFUERZO CON NANOMATERIALES - NANOTECNOLOGÍA

La nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar que ofrece un amplio abanico de soluciones en diferentes ámbitos y sectores tanto científicos como tecnológicos, siendo de gran impacto y relevancia la investigación a nanoescala para la industria biomédica y farmacéutica [48]. De este modo, otra opción para la mejora de propiedades del PHBV es mediante la nanotecnología y así la utilización de nanopartículas como refuerzo. Es conveniente que estas nanopartículas sean biodegradables y provengan de fuentes renovables para poder desarrollar nuevos materiales nanocompuestos de acuerdo con los principios de química verde y desarrollo sostenible. Entre estas nanopartículas que muestran estas características se encuentra el grafeno, óxido de grafeno, grafeno reducido, los nanotubos de carbono y las nanofibras de carbono, celulosa, arcilla, etc.

REFUERZO CON GRAFENO Y SUS DERIVADOS

Otra forma de mejorar las propiedades del PHBV es mediante el exitoso nanomaterial grafeno (Nobel de 2010), que está formado por átomos de carbono, elemento básico en la composición de los seres vivos, que se distribuyen formando hexágonos en forma de láminas del grosor de un átomo, lo que le otorga gran flexibilidad [49]. Este material bidimensional es muy estable debido a que los enlaces entre las moléculas son muy resistentes, y se ha demostrado que es biocompatible y que mejora la adherencia celular de osteoblastos y células mesenquimales [50], lo que lo hace muy prometedor para aplicaciones biomédicas. Posee una resistencia mecánica doscientas veces superior a la del acero, lo que junto a las propiedades ya comentadas lo convierten en un excelente material de refuerzo de otros materiales con propiedades mecánicas limitadas [51]. Además, se ha demostrado su capacidad antibacteriana y la de sus derivados frente a distintas especies bacterianas [52].

En la familia del grafeno se encuentran nanomateriales surgidos de modificaciones físicas o químicas del grafeno [21]. De este modo, mediante tratamientos de oxidación o reducción del grafeno, se puede producir óxido de grafeno o grafeno reducido, respectivamente. La importancia de la conversión del grafeno en otros compuestos radica en que algunas investigaciones han mostrado en algunas aplicaciones una cierta citotoxicidad del grafeno puro, que podría inducir a la apoptosis celular y a una disminución de la adhesión celular [53].

El grafeno proporciona la posibilidad de poder reforzar el PHBV, actuando como agente de nucleación para la cristalización, mejorando sustancialmente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos y aumentando la temperatura de máxima degradación. Además, la presencia de grafeno no interfiere en la biodegradabilidad del PHBV, aunque podría restringir la movilidad de las cadenas de PHBV en el proceso de crecimiento de cristales [54,55].

REFUERZO CON NANOTUBOS DE CARBONO Y NANOFIBRAS DE CARBONO

Los nanotubos de carbono NTC (o CNT en inglés) fueron descubiertos en 1991 por Sumio Iijima [56] y son láminas de grafito enrolladas en forma de tubos abiertos o cerrados. Pueden ser agrupados en dos tipos principales: nanotubos de carbono de capa única y nanotubos multicapa [57].

Los NTC son sistemas unidimensionales únicos con propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y electrónicas excepcionales que les permiten poseer gran aplicabilidad en diferentes campos de nanotecnología [58,59].

Los nanotubos de carbono se han insertado en la matriz del PHBV para mejorar sus bajas propiedades mecánicas. De este modo, los NTC de paredes múltiples han mostrado una efectiva mejora en la cristalización y la nucleación del PHBV puro, además de conseguir mejorar las propiedades mecánicas, termomecánicas y de conductividad eléctrica de los nanocompuestos desarrollados [60-63]. Además, estos nanocompuestos de NTC/PHBV mostraron una menor absorción de agua y permeabilidad al vapor de agua [64].

Por otra parte, la adición de los nanotubos de carbono multicapas ha conseguido un material resultante más hidrófilo y no citotóxico para las líneas celulares L929 de fibroblastos murino [65]. Además, la incorporación de nanotubos de carbono de paredes múltiples –además de mejorar en gran medida las propiedades mecánicas del poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)– permite una mayor adherencia, proliferación y diferenciación de células madre de médula ósea sobre el nanocompuesto resultante, lo que indica que la presencia de NTC tiene un efecto aparentemente positivo sobre el PHBV para favorecer la osteogénesis, lo cual tendría suma importancia en la recuperación de defectos óseos causados por enfermedades [66].

Un buen conocimiento del efecto de los nanotubos de carbono en el proceso de biodegradación del nanocompuesto PHBV-NTC es esencial para su posible implementación. De este modo, investigaciones realizadas en esta línea sobre la biodegradación en el suelo de este nanocompuesto apuntan que los NTC tienen el efecto de aumentar la resistencia al proceso de biodegradación cuando se agrega a matrices poliméricas de biopolímero de PHBV [67]. Esta biodegradación varía según la concentración de NTC en el nanocompuesto, lo que indica que los NTC pueden utilizarse para regular el tiempo de biodegradación según la cantidad adicionada.

Las nanofibras de carbono (NFC, o CNF en inglés), designadas en ocasiones como nanofilamentos de carbono o nanofibras grafíticas, se ubican entre los nanotubos de carbono y las fibras de carbono comerciales. Son estructuras de carbono grafíticas en las cuales los átomos de carbono se agrupan en estructuras filiformes con diámetros que varían desde 30 a 300 nm y una longitud de entre 50 y 100 micrómetros, con una separación entre los planos de grafito de 0,335-0,342 nm. De acuerdo con su estructura altamente grafítica, sus características morfológicas y sus excepcionales propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas [68,69], las nanofibras de carbono constituyen un excelente nanomaterial de refuerzo del PHBV con un potencial excelente como material tecnológico aunque se han realizado pocos estudios sobre esto hasta la fecha. Sin embargo, la combinación de la incorporación de CNF con el refuerzo conseguido mediante otros polímeros, sí que se ha propuesto como alternativa de refuerzo para el PHBV. De esta forma, se ha reforzado el PHBV con otro polímero sintético biodegradable, la policaprolactona (PCL), y la incorporación de CNF o NTC consiguiendo nanocompuestos con conductividad eléctrica, térmica y con mejores propiedades de barrera a los gases [70].

REFUERZO CON NANOCELULOSA

Diferentes estudios señalan a la nanocelulosa de fibras naturales como una excelente elección para el refuerzo del PHBV debido a sus propiedades únicas, entre las que destacan: alto módulo de Young, estabilidad dimensional, bajo coeficiente de expansión térmica, potencial de refuerzo excepcional y transparencia [71]. Además de sus excelentes propiedades mecánicas, la nanocelulosa presenta baja densidad y la presencia de los grupos hidroxilos superficiales facilita el anclaje de grupos químicos específicos que mejoran la compatibilidad con otros polímeros [72].

La nanocelulosa se presenta normalmente mediante dos tipos de morfología: los nanocristales de celulosa (NCC, o CNC en inglés) y las nanofibrillas de celulosa (NFC, o CNF en inglés). Ambos tipos de nanocelulosa mejoran la estabilidad térmica del PHBV y evidencian los efectos del refuerzo en el material [73]. Sin embargo, los NCC actúan como un mejor agente de nucleación, debido a que los cristales se distribuyen de forma homogénea en la matriz polimérica, y con 1 % en peso de NCC el compuesto de PHBV mostró propiedades mecánicas óptimas [74,75]. Por tanto, los materiales compuestos de NCC y PHBV muestran una disminución en la cristalinidad con respecto al PHBV puro, mientras que las medidas de ángulo de contacto muestran un aumento de hidrofilicidad. Las mejoras significativas de propiedades mecánicas pueden atribuirse a las interacciones por enlaces de hidrógeno entre los nanocristales de celulosa y la matriz de PHBV [76].

Por otra parte, la adición de celulosa nanofibrilada como refuerzo del poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) consigue producir materiales compuestos completamente biodegradables PHBV/NFC, con un aumento casi del doble del módulo de tracción. Sin embargo, un alto contenido de NFC también puede conducir a una mayor degradación térmica de la matriz de PHBV [77].

REFUERZO CON NANOARCILLAS

El desarrollo de nanocompuestos de PHBV reforzados con arcillas constituye una gran alternativa respetuosa con el medio ambiente. Esta opción de refuerzo puede potenciar en gran medida algunas de las propiedades de los materiales como son la estabilidad térmica, conductividad, propiedades mecánicas, propiedades de barrera de gases y vapores, etc., ya que al incorporar nanoarcillas a la matriz polimérica de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato), el estado de dispersión de la arcilla desempeña un importante papel, crucial para la mejora del rendimiento del material, como el aumento del módulo de Young [78].

Además, se ha demostrado que las arcillas organomodificadas bien dispersas mejoran considerablemente las diferentes propiedades de la matriz de PHBV puro [79].

REFUERZO CON NANOMETALES

Otras alternativas dentro de las estrategias nanotecnológicas para reforzar el PHBV se basan en la incorporación de nanometales en la matriz del polímero. De este modo, se han preparado nanocompuestos de PHBV con nanopartículas de disulfuro de tungsteno, presentando una buena dispersión de las nanopartículas de disulfuro de tungsteno en la matriz polimérica. Por tanto se consigue mejorar significativamente la estabilidad térmica del polímero [80]. Además, en este estudio se comprobó un eficiente efecto de nucleación comparable con los obtenidos con otros nanomateriales de refuerzos o agentes de nucleación específicos. El bisulfuro o disulfuro de tungsteno es un material con excelentes propiedades eléctricas, ópticas y tribológicas [81-83]. Sin embargo, el tungsteno, también conocido como wolframio, es un metal escaso en la corteza terrestre, y se encuentra en forma de óxido y de sales en ciertos minerales [84], a diferencia de otras alternativas de refuerzo que provienen de fuentes renovables.

Otro estudio reciente presenta películas basadas en poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) reforzado con nanotubos de carbono, partículas de nitruro de boro y triquitas de borato de aluminio [85]. Mediante este tipo de nanorrefuerzos se consigue aumentar la temperatura de descomposición, mejorando así la resistencia a la degradación térmica del nanocompuesto a temperaturas elevadas. Sin embargo, las nanopartículas de borato de aluminio mostraron el aumento más significativo, además de lograr mejorar el rendimiento mecánico del PHBV puro.

Otra alternativa de refuerzo consiste en la incorporación de partículas de nitruro de boro mediante fundido del PHBV [86]. Mediante este proceso se consigue disminuir la permeabilidad mejorando las propiedades barrera a los gases y aumentar la cristalinidad del PHBV puro. El nitruro de boro es un compuesto binario isoeléctrico que consta de proporciones iguales de boro (B) y nitrógeno (N), y presenta formas estructurales homólogas a las del carbono [87]. Las películas de nitruro de boro presentan excelentes características: elevada dureza, resistencia al ataque químico, comportamiento aislante, alta transparencia, etc. [88].

Otros estudios demuestran que la adición de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO₂) consigue reforzar el PHBV, sin afectar a la alta tasa de biodegradación del PHBV y permitiendo el uso de estos nanocompuestos en aplicaciones que requieran mayor resistencia mecánica pero velocidades de biodegradación similares a las del PHBV puro [89].

CONSIDERACIONES FINALES

Las características de biocompatibilidad y biodegradabilidad del PHBV reforzado lo convierten en un excelente material, con amplias posibilidades de aplicación en una gran variedad de sectores. Las excelentes propiedades del PHBV de reabsorción, así como su origen biológico, baja citotoxicidad, piezoelectricidad y termoplasticidad, lo hacen muy prometedor como biomaterial óptimo en aplicaciones biomédicas [90]. Por ejemplo, se ha propuesto su uso en la fabricación de materiales biomédicos, como los stents cardiovasculares [91], sistemas de liberación de fármacos, suturas quirúrgicas absorbibles y embalajes médicos [92,93].

Otro de los campos prometedores de aplicación del PHBV es el de la ingeniería de tejidos, en la elaboración de parches biodegradables, biosensores y soportes porosos biodegradables para el tratamiento de los defectos óseos ocasionados por enfermedades o lesiones, donde los tratamientos convencionales son ineficaces [94-97].

En otros sectores de la industria fuera del ámbito biomédico, existe un amplio abanico de aplicaciones que van desde objetos desechables de uso cotidiano, como son las bolsas, envases, embalajes, productos cosméticos y de higiene (por ejemplo, toallas, pañales o pañuelos), hasta productos que requieren una alta resistencia mecánica, como por ejemplos son los cascos para ciclistas, tableros con cableados impresos para electrónica o diferentes paneles para automóviles, etc. [98,99].

En el caso de la industria alimentaria, el PHBV es muy prometedor en la fabricación de envases de alimentos biodegradables, incluidas tapas y cierres [24,100].

Sin embargo, a pesar de las grandes expectativas generadas con el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato), su uso está limitado por su elevado coste de producción. En este sentido, la comunidad científica internacional está trabajando en tres áreas principales: encontrar nuevas cepas microbianas capaces de acumular mayores niveles de PHB, desarrollar rutas fermentativas mucho más eficientes con fuentes renovables como sustrato, y disminuir los costes del proceso de extracción del polímero [101], con el objetivo de que en el futuro este polímero biodegradable, solo o combinado con otros materiales, pueda utilizarse en infinidad de aplicaciones industriales debido a sus excelentes propiedades.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido realizado con la ayuda del proyecto interno de la Universidad Católica de Valencia San Vicente Mártir PRUCV2018-231-001 y el proyecto del Ministerio de Economía y Competitividad MAT2015-69315-C3-1-R.

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