Polihidroxibutirato

Polihidroxibutirato (PHB) es un polihidroxialcanoato (PHA), un polímero perteneciente a la clase de los poliésteres que son de interés como plásticos biodegradables y de origen biológico. La forma poli-3-hidroxibutirato (P3HB) de PHB es probablemente el tipo más común de polihidroxialcanoato, pero otros polímeros de esta clase son producidos por una variedad de organismos: estos incluyen poli-4-hidroxibutirato (P4HB), polihidroxivalerato (PHV), polihidroxihexanoato (PHH), polihidroxioctanoato (PHO) y sus copolímeros.

Biosíntesis

El PHB es producido por microorganismos (como Cupriavidus necator, Methylobacterium rhodesianum o Bacillus megaterium) aparentemente en respuesta a condiciones de estrés fisiológico; principalmente condiciones en las que los nutrientes son limitados. El polímero es principalmente un producto de la asimilación de carbono (de glucosa o almidón) y los microorganismos lo emplean como una forma de molécula de almacenamiento de energía para ser metabolizada cuando otras fuentes de energía comunes no están disponibles.

La biosíntesis microbiana de PHB comienza con la condensación de dos moléculas de acetil-CoA para dar acetoacetil-CoA que posteriormente se reduce a hidroxibutiril-CoA. Este último compuesto luego se usa como monómero para polimerizar PHB. Luego, los gránulos de PHA se recuperan alterando las células.

Polímero termoplástico

La mayoría de los plásticos comerciales son polímeros sintéticos derivados de productos petroquímicos. Suelen resistir la biodegradación. Los plásticos derivados del PHB son atractivos porque son compostables, se derivan de energías renovables y son biodegradables.

ICI había desarrollado el material para la etapa de planta piloto en la década de 1980, pero el interés se desvaneció cuando quedó claro que el costo del material era demasiado alto y sus propiedades no podían igualar las del polipropileno. Algunas botellas fueron hechas para "Sanara" gama de champús; un ejemplo utilizando el nombre comercial "Biopol" Está en la colección del Museo de Ciencias de Londres.

En 1996, Monsanto (que vendía PHB como copolímero con PHV) compró todas las patentes para fabricar el polímero de ICI/Zeneca, incluida la marca comercial "Biopol"[1]. Sin embargo, los derechos de Monsanto sobre Biopol se vendieron a la empresa estadounidense Metabolix en 2001 y los fermentadores de Monsanto que producían PHB a partir de bacterias se cerraron a principios de 2004. Monsanto comenzó a centrarse en producir PHB a partir de plantas en lugar de bacterias. Pero ahora, con tanta atención de los medios sobre los cultivos transgénicos, ha habido pocas noticias sobre los planes de Monsanto para el PHB.

Biopol se utiliza actualmente en la industria médica para sutura interna. No es tóxico y es biodegradable, por lo que no es necesario eliminarlo después de la recuperación.

TephaFLEX es un poli-4-hidroxibutirato derivado de bacterias, fabricado mediante un proceso de fermentación recombinante por Tepha Medical Devices, destinado a una variedad de aplicaciones médicas que requieren materiales biodegradables, como suturas absorbibles.

Propiedades

• Insoluble en agua y relativamente resistente a la degradación hidrolítica. Esto diferencia el PHB de la mayoría de otros plásticos biodegradables actualmente disponibles, que son solubles en agua o sensibles a la humedad.
• Buena permeabilidad de oxígeno.
• Buena resistencia ultravioleta pero mala resistencia a ácidos y bases.
• Soluble en cloroformo y otros hidrocarburos clorados.
• Biocompatible y por lo tanto es adecuado para aplicaciones médicas.
• Punto de fusión 175 °C., y temperatura de transición de vidrio 2 °C.
• Fortaleza tensil 40 MPa, cerca de la de polipropileno.
• Sinks in water (while polypropylene flota), facilitating its anaerobic biodegradation in sediments.
• No tóxico.
• Menos pegajoso cuando se derritió.

Historia

El polihidroxibutirato fue aislado y caracterizado por primera vez en 1925 por el microbiólogo francés Maurice Lemoigne.

Biodegradación

Firmicutes y proteobacterias pueden degradar el PHB. Las especies Bacillus, Pseudomonas y Streptomyces pueden degradar el PHB. Pseudomonas lemoigne, Comamonas sp. Acidovorax faecalis, Aspergillus fumigatus y Variovorax paradoxus son microbios del suelo capaces de degradarse. Alcaligenes faecalis, Pseudomonas e Illyobacter delafieldi se obtienen a partir de lodos anaeróbicos. Comamonas testosteroni y Pseudomonas stutzeri se obtuvieron de agua de mar. Pocos de ellos son capaces de degradarse a temperaturas más altas; notablemente con excepción de Streptomyces sp. y una cepa termófila de Aspergillus sp.