Polyhydroxyalkanoates

Polyhydroxyalkanoates o PHAs son poliesteres lineales producidos en la naturaleza por la fermentación bacteriana del azúcar o lípidos. Son producidos por las bacterias para almacenar el carbón y la energía. Más de 150 monomers diferentes se pueden combinar dentro de esta familia para dar materiales con propiedades muy diferentes. Estos plásticos son biodegradeable y se usan en la producción de bioplastics.

Pueden ser termoplástico o materiales elastomeric, con puntos de fusión en los límites de 40 a 180 °C.

El mecánico y biocompatibility de PHA también se pueden cambiar mezclándose, modificando la superficie o combinando PHA con otros polímeros, enzimas y materiales inorgánicos, haciéndolo posible para una variedad más amplia de aplicaciones.

Biosíntesis

Para producir PHA, una cultura de un microorganismo como Alcaligenes eutrophus se coloca en unos nutrientes apropiados medios y alimentados convenientes de modo que se multiplique rápidamente. Una vez que la población ha alcanzado un nivel sustancial, la composición nutritiva se cambia para obligar el microorganismo a sintetizar PHA. La producción de PHA obtenido de las inclusiones intracelulares puede ser hasta el 80% del peso seco del organismo.

La biosíntesis de PHA es por lo general causada por ciertas condiciones de deficiencia (p.ej carencia de elementos macro como fósforo, nitrógeno, microelementos o carencia de oxígeno) y el suministro excedente de fuentes de carbón.

Los poliesteres se depositan en la forma de gránulos muy refractivos en las células. Según el microorganismo y las condiciones de cultivación, los homo-o copolyesters con ácidos hydroxyalkanic diferentes se generan. Los gránulos de PHAs se recuperan entonces interrumpiendo las células

Bacilo de Recombinants subtilis calle. pBE2C1 y Bacilo subtilis calle. los pBE2C1AB se usaron en la producción de polyhydroxyalkanoates (PHA) y se mostró que podrían usar la basura de la malta como la fuente de carbón para el coste inferior de la producción PHA.

Los PHA synthases son las enzimas claves de la biosíntesis PHA. Usan la coenzima un - thioester de (r)-hydroxy ácidos grasos como substrates. Las dos clases de PHA synthases se diferencian en el uso específico de hydroxyfattyacids de la longitud de la cadena corta o media.

PHA que resulta es de los dos tipos:

Unas bacterias, incluso Aeromonas hydrophila y Thiococcus pfennigii, sintetizan copolyester, de los dos susodichos tipos de ácidos grasos hydroxy o al menos poseen enzimas que son la parte de este edificio son capaces de.

Otra síntesis a gran escala plana se puede hacer con la ayuda de organismos de suelo. Por falta de nitrógeno y fósforo producen de tres kilogramos del azúcar un kilogramo de PHA.

La forma más simple y que ocurre el más comúnmente de PHA es la producción fermentative de poly-beta-hydroxybutyrate) (poly-3-hydroxybutyrate, P3HB), que consiste en 1000 a 30000 ácido graso hydroxy monomers.

Producción industrial

En la producción industrial de PHA, el poliester se extrae y se purifica de las bacterias optimizando las condiciones de la fermentación microbiana del azúcar o glucosa.

La empresa química británica Imperial Chemical Industries (ICI), desarrollados en los años de los años 1980 fermentatively creó copolyester producido de 3-hydroxybutyrate y 3-Hydroxyvalerianacid. Se vendió bajo el nombre "Biopol". Se distribuyó en los Estados Unidos de la compañía Monsanto y Metabolix y ha sido desarrollado adelante por ellos.

Como la materia prima para la fermentación, los hidratos de carbono como glucosa y sacarosa se pueden usar, sino también aceite vegetal o glicerina de la producción biodiesel. Los investigadores en la industria trabajan en métodos con los cuales las cosechas transgenic se desarrollarán que las rutas de síntesis de PHA expresas de bacterias y así producen PHA como el almacenamiento de energía en sus tejidos. Otro grupo de investigadores en Micromidas Inc. trabaja para desarrollar métodos de producir PHA del flujo de residuos municipal.

PHAs se tratan principalmente vía moldeado de inyección, protuberancia y burbujas de la protuberancia en películas y cuerpos huecos.

Algunos productores PHA incluyen:

Propiedades materiales

Los polímeros de PHA son el termoplástico, se pueden tratar en el equipo de procesamiento convencional y son, según su composición, dúctil y más o menos elástica. Se diferencian en sus propiedades según su composición química (homo-o copolyester, contuvo ácidos grasos hydroxy).

Son la cuadra UV, en contraste con otro bioplastics de polímeros como ácido poliláctico, temperaturas ca. parciales hasta, [1] y muestran una penetración baja del agua.

El crystallinity puede estar en la variedad de unos cuantos al 70%.

Processability, la fuerza de impacto y la flexibilidad mejoran con un porcentaje más alto de valerate en el material.

PHB es similar en sus propiedades materiales al polipropileno (PPS), tiene una resistencia buena a humedad y propiedades de la barrera del aroma.

El ácido de Polyhydroxybutyric sintetizado de PHB puro es relativamente frágil y tieso. El PHB copolymers, que puede incluir otros ácidos grasos como el ácido de la beta-hydroxyvaleriate, puede ser elástico.

Aplicaciones

Image:Poly-3-hydroxyvalerat.svg|Structure de poly-3-hydroxyvalerate (PHV)

Image:Poly-4-hydroxybutyrat.svg|Structure de poly-4-hydroxybutyrate (P4HB)

PHA copolymer llamó PHBV (poly (3 hydroxybutyrate co 3 hydroxyvalerate)) es menos tieso y más resistente, y se puede usar como el material de embalaje.

En el junio de 2005, una compañía estadounidense (Metabolix, Inc.) recibió el Premio de Desafío de la Química Verde Presidencial estadounidense (categoría de pequeño negocio) para su desarrollo y comercialización de un método rentable para fabricar PHAs.

Hay solicitudes potenciales de PHA producido por microorganismos dentro de las industrias farmacéuticas y médicas, principalmente debido a su biodegradability.

La obsesión y las aplicaciones ortopédicas han incluido suturas, sujetadores de la sutura, dispositivos de reparación del menisco, remaches, tachuelas, grapas, tornillos (incluso tornillos de interferencia), platos del hueso y sistemas de enchapado del hueso, malla quirúrgica, remiendos de reparación, cabestrillos, remiendos cardiovasculares, alfileres ortopédicos (incluso el material del aumento bone.lling), barreras de adherencia, stents, han dirigido dispositivos de reparación/regeneración del tejido, dispositivos de reparación del cartílago articulares, guías del nervio, dispositivos de reparación del tendón, atrial septal dispositivos de reparación de defecto, pericardial remiendos, bulking y relleno de agentes, válvulas de la vena, andamios de la médula ósea, dispositivos de regeneración del menisco, ligamento e injertos del tendón, implantaciones de la célula oculares, jaulas de la fusión espinales, sustitutos de piel, dural sustitutos, los sustitutos de injerto del hueso, clavijas del hueso, hieren aliños y hemostats.

Enlaces externos

  1. Chen GQ & Wu Q. 2005. La aplicación de polyhydroxyalkanoates como materiales de ingeniería del tejido. Biomateriales; 26:6565-6578.
  1. Polyhydroxyalkanoates para ingeniería del tejido
  1. Jacquel, N., C.-W. Lo, et al. (2008). Aislamiento y purificación de poly bacteriano el Diario 39 (1) Técnico Bioquímico (3-hydroxyalkanoates): 15-27.
  1. Doi Y & Steinbuchel A.2002. Biopolymers. Weinheim, Alemania: Wiley - VCH


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