Un grupo de científicos en Canadá crearon un compuesto carotenoide para producir un polímero soluble y biodegradable que se descompone con la exposición al ácido y la luz solar.
Según indican, este estudio sentaría las bases para una nueva categoría de poliazometinas conjugadas totalmente degradables que utilizan componentes naturales como las zanahorias.
El grupo de científicos utilizó una combinación de dialdehído de 10 carbonos y p-fenilendiamina para producir tres poliazometinas diferentes con diversas cadenas laterales. Tras el secado, se observó que los materiales resultantes variaban de color, desde negro hasta un rojo intenso.
Además, los investigadores lograron mejorar su solubilidad mediante la modificación de las cadenas laterales de metilo a hexilo, a través de la ingeniería de la cadena lateral. Esta mejora facilita la caracterización y el procesamiento del polímero.
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¿Cómo se crean los polímeros biodegradables?
El equipo de investigación destacó que la ingeniería de la cadena lateral es una estrategia prometedora para ajustar las propiedades de un polímero y satisfacer las necesidades específicas de una aplicación, como la conductividad y la compatibilidad ambiental.
- Para evaluar la influencia de la modificación de la cadena lateral en la solubilidad del polímero, los investigadores utilizaron técnicas analíticas como resonancia magnética nuclear, cromatografía de permeación en gel, espectroscopia infrarroja y espectroscopia de absorción ultravioleta-visible.
Al evaluar la degradación del polímero resultante, los investigadores observaron que este se degradaba bajo condiciones de luz solar ácida y artificial. La hidrólisis ácida aceleró la tasa de degradación del polímero y la exposición a la luz artificial generó productos de degradación adicionales.
El polímero se descompuso por completo en sus componentes originales cuando se expuso a soluciones ácidas, no obstante, durante un período prolongado de tiempo, se observó que la muestra se descompuso aún más en dialdehídos más pequeños y otros compuestos en presencia de luz.
Las revelaciones del estudio
De acuerdo con los expertos, las próximas etapas de la investigación involucrarán la evaluación de la capacidad del polímero para conducir electricidad, la producción de polímeros con un peso molecular más elevado, y la exploración de la recuperación de monómeros.
- Asimismo, señalan que sería interesante investigar la degradación enzimática, replicando los procesos de degradación naturales en los estudios futuros.
La estructura molecular de los carotenoides, tales como el β-caroteno, presenta una similitud con el poliacetileno, un conocido polímero conductor pero insoluble, indican los investigadores.
Los carotenoides, que se derivan de las zanahorias, son compuestos interesantes porque se cree que poseen la capacidad de transferir cargas y cuentan con vías de degradación bien conocidas. Sin embargo, todavía no se han utilizado ampliamente en el diseño de polímeros.
Los polímeros degradados
Según el estudio, muchos de los polímeros biodegradables derivados de las poliazometinas que presentan suficiente movilidad de electrones no son respetuosos con el medio ambiente, debido a que utilizan monómeros que no son biológicos o contienen agentes peligrosos.
- Existen varias formas de degradar los carotenoides, lo que ofrece opciones para reducir estos compuestos cuando se integran en diferentes sistemas de polímeros. Los carotenoides son susceptibles al daño por la luz UV y la oxidación enzimática y química.
El equipo de investigación pudo obtener un dialdehído de 10 carbonos a partir del β-caroteno mediante la degradación oxidativa.
Este compuesto está disponible comercialmente y tiene una funcionalidad de dialdehído, lo que significa que se puede utilizar directamente en reacciones de policondensación sin necesidad de otras modificaciones sintéticas.
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