Los bioadhesivos son materiales poliméricos naturales que actúan como adhesivos . A veces, el término se usa de manera más general para describir un pegamento formado sintéticamente a partir de monómeros biológicos , como azúcares , o para referirse a un material sintético diseñado para adherirse al tejido biológico .
Los bioadhesivos pueden consistir en una variedad de sustancias, pero las proteínas y los carbohidratos ocupan un lugar destacado. Las proteínas como la gelatina y los carbohidratos como el almidón han sido utilizados como pegamentos de uso general por el hombre durante muchos años, pero por lo general sus deficiencias en el rendimiento los han reemplazado por alternativas sintéticas. Los adhesivos altamente efectivos que se encuentran en el mundo natural están actualmente bajo investigación, pero aún no tienen un uso comercial generalizado. Por ejemplo, los bioadhesivos secretados por microbios y por moluscos y crustáceos marinos se están investigando con miras a la biomimética . [1]
Los bioadhesivos son de interés comercial porque tienden a ser biocompatibles, es decir, útiles para aplicaciones biomédicas que involucran la piel u otros tejidos corporales. Algunos funcionan en ambientes húmedos y bajo el agua, mientras que otros pueden adherirse a superficies no polares de baja energía, como el plástico . En los últimos años, [ ¿cuándo? ] La industria de los adhesivos sintéticos se ha visto afectada por problemas ambientales y de salud y seguridad relacionados con ingredientes peligrosos, emisiones de compuestos orgánicos volátiles y dificultades para reciclar o reparar adhesivos derivados de materias primas petroquímicas . Petróleo ascendentelos precios también pueden estimular el interés comercial en alternativas biológicas a los adhesivos sintéticos.
Los organismos pueden secretar bioadhesivos para uso en fijación, construcción y obstrucción, así como en depredación y defensa. Los ejemplos [2] incluyen su uso para:
Algunos bioadhesivos son muy fuertes. Por ejemplo, los percebes adultos alcanzan fuerzas de arranque de hasta 2 MPa (2 N/mm 2 ). Un pegamento similarmente fuerte y de rápida adherencia, que contiene 171 proteínas diferentes y puede adherirse a superficies mojadas, húmedas e impuras, es producido por la muy dura [4] [5] especie de lapa Patella vulgata ; este material adhesivo es un tema de investigación muy interesante en el desarrollo de adhesivos quirúrgicos y varias otras aplicaciones. [6] [7] [8] Los arácnidos y los insectos también pueden utilizar la droga de seda como pegamento .
La pequeña familia de proteínas a las que a veces se hace referencia como proteínas polifenólicas es producida por algunos invertebrados marinos como el mejillón azul, Mytilus edulis [ 9] por algunas algas [ cita requerida ] y por el poliqueto Phragmatopoma californica . [10] Estas proteínas contienen un alto nivel de una forma oxidada de tirosina modificada postraduccionalmente, L-3,4-dihidroxifenilalanina (levodopa, L-DOPA) [10] así como la forma disulfuro (oxidada) de cisteína ( cistina ). [9] En el mejillón cebra ( Dreissena polymorpha), dos de estas proteínas, Dpfp-1 y Dpfp-2, se localizan en la unión entre los hilos del biso y la placa adhesiva. [ relevante? ] [11] [ ¿relevante? ] La presencia de estas proteínas parece, en general, contribuir a la rigidez de los materiales que funcionan como bioadhesivos. [12] [ cita requerida ] La presencia del resto dihidroxifenilalanina surge de la acción de una enzima del tipo tirosina hidroxilasa ; [ cita requerida ] in vitro, se ha demostrado que las proteínas se pueden entrecruzar (polimerizar) utilizando una tirosinasa de hongo . [¿pertinente? ][13]