Los biomateriales poliméricos derivados del ácido láctico tienen numerosas aplicaciones médicas, la mayoría de ellas relacionadas con suturas biodegradables. Estos polímeros son usados mayoritariamente en la arquitectura de tejidos cardíacos, transporte de medicamentos y como dispositivos de fijación interna biodegradables para reparar fracturas de huesos pequeños de pies y manos, y de articulaciones como muñecas y tobillos.
Estas fijaciones ortopédicas se asimilan de forma natural por el cuerpo humano, donde los polímeros se metabolizan progresivamente transfiriendo su masa al hueso roto para facilitar su regeneración, al mismo tiempo que elimina la necesidad de una segunda intervención.
Estos nuevos materiales se obtienen mediante un proceso de catálisis molecular que implica la apertura del dímero cíclico del ácido láctico, “lactide” obteniéndose poli(ácido láctico), PLA. El lactide es un recurso natural, anualmente renovable, proveniente de la fermentación de la biomasa, es decir, de fuentes altamente enriquecidas en almidón, tales como el maíz, el trigo o el azúcar de remolacha. Como en todo proceso de polimerización se precisa de un catalizador, y en este caso particular el centro activo es un metal.
Este proceso catalítico ha sido estudiado utilizando diversos metales, tales como estaño, ytrio, titanio, aluminio y lantánidos en general. Sin embargo, debido a la no toxicidad y a la biocompatibilidad que presentan los PLAs con el tejido vivo, es importante que el metal sea biológicamente benigno, ya que en ocasiones trazas del catalizador se incorporan al polímero. Estas aplicaciones medicinales han impulsado el uso de metales biocompatibles tales como magnesio, calcio o zinc, todos ellos muy abundantes en el cuerpo humano.
Por otro lado, actualmente los PLAs están siendo también objeto de estudio como elemento base en multitud de productos manufacturados ya que presentan muchas propiedades similares y en ocasiones superiores a los polímeros tradicionales derivados de las bioresistentes poli(-olefinas), con el beneficio añadido de la biodegradabilidad. Mientras que el coste de la producción de estos materiales ha sido considerado anteriormente como “prohibitivo”, los recientes avances en producción y tratamiento, en combinación con los riesgos ecológicos y los recursos limitados de polímeros derivados de productos del petróleo, han catapultado esta clase de polímeros a posiciones de mercado muy competitivas. Uno de los ejemplos más recientes y relevantes como resultado de esta expansión, lo representa la aventura conjunta iniciada por la Cargill. Inc., y The Dow Chemical Co., que anunciaron la producción en gran tonelaje de PLAs.
Resulta evidente, pues, el creciente interés en la comunidad científica a la hora de diseñar catalizadores capaces de producir este tipo de biomateriales con microestructuras bien definidas, dado que ello determinará las propiedades mecánicas, biodegradabilidad, y en definitiva, el uso final del material. En esta línea, el grupo de investigación de la URJC compuesto por los doctores Andrés Garcés, Carlos Alonso y liderado por el doctor Luis Fernando Sánchez-Barba, en colaboración con la UCLM, está desarrollando unas familias de catalizadores de magnesio y zinc estabilizados con ligandos heteroescorpinato del tipo “NNN”, capaces de polimerizar -caprolactona y lactide de manera controlada. Se trata de iniciadores altamente activos de fórmula química [M(R)(NNN)] (M = Mg, Zn) que llegan a alcanzar productividades de 21.000 Kg de poli--caprolactona (PCL) por mol de Mg y hora, a temperatura ambiente, lo cual despierta un gran interés industrial.
Además, algunos de estos iniciadores ofrecen la posibilidad de controlar el crecimiento de la microestructura del PLA debido a la influencia que el ligando heteroescorpionato ejerce durante el proceso de apertura de anillo, lo cual permite modular sus futuras aplicaciones. Los materiales obtenidos presentan altos pesos moleculares, una alta cristalinidad y elevados puntos de fusión (165ºC).
Estos estudios aparecen publicados en los últimos números de las revistas de la Sociedad Americana de Química (ACS), Inorganic Chemistry y Organometallics.