Los microplásticos representan un grave peligro ambiental, presentes en casi todos los rincones del planeta. Su origen se encuentra en la descomposición de neumáticos, prendas de vestir y envases plásticos. Además, las pequeñas esferas que se añaden a ciertos limpiadores y productos de belleza son otra fuente significativa de este contaminante.
Con el objetivo de abordar este problema desde su raíz, investigadores del MIT han creado una nueva clase de materiales biodegradables que podrían reemplazar las esferas plásticas utilizadas en productos cosméticos. Estos polímeros se descomponen en azúcares y aminoácidos inofensivos.
“Una forma de mitigar el problema de los microplásticos es limpiar la contaminación existente. Sin embargo, también es crucial mirar hacia adelante y centrarse en crear materiales que no generen microplásticos desde el principio”, afirma Ana Jaklenec, investigadora principal en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT.
Aplicaciones potenciales y beneficios nutricionales
Los nuevos materiales tienen aplicaciones adicionales. En su estudio, Jaklenec y sus colegas demostraron que estas partículas pueden encapsular nutrientes como la vitamina A. Fortalecer alimentos con vitamina A encapsulada podría beneficiar a las más de 2 mil millones de personas que sufren deficiencias nutricionales en todo el mundo.
Jaklenec y Robert Langer, profesor del MIT e integrante del Instituto Koch, son los autores principales del artículo publicado hoy en Nature Chemical Engineering. La autora principal es Linzixuan (Rhoda) Zhang, estudiante graduada en ingeniería química del MIT.
Nuevos avances en plásticos biodegradables
En 2019, Jaklenec y Langer informaron sobre un material polimérico capaz de encapsular vitamina A y otros nutrientes esenciales. También descubrieron que quienes consumían pan hecho con harina enriquecida con hierro encapsulado mostraban niveles elevados de este mineral.
No obstante, desde entonces, la Unión Europea ha clasificado este polímero conocido como BMC como microplástico, lo que llevó a una prohibición efectiva desde 2023. Ante esto, la Fundación Bill y Melinda Gates solicitó al equipo del MIT diseñar una alternativa más ecológica.
Cambio en la composición para mejorar propiedades
Los investigadores se enfocaron en un tipo de polímero previamente desarrollado por el laboratorio de Langer, llamado poli(beta-amino ésteres). Estos polímeros son biodegradables y se descomponen en azúcares y aminoácidos.
Modificando la composición de los bloques constructores del material, los científicos lograron ajustar propiedades como hidrofobicidad (capacidad para repeler agua), resistencia mecánica y sensibilidad al pH. Tras crear cinco materiales candidatos diferentes, identificaron uno con una composición óptima para aplicaciones relacionadas con microplásticos.
Se demostró que estas partículas podían encapsular vitaminas A, D, E, C, zinc e hierro. Muchos de estos nutrientes son susceptibles a la degradación por calor y luz; sin embargo, cuando estaban encerrados en las partículas, resistieron exposiciones a agua hirviendo durante dos horas.
Pruebas de seguridad y efectividad
Incluso después de ser almacenadas durante seis meses a alta temperatura y humedad, más de la mitad de las vitaminas encapsuladas permanecieron intactas. Para demostrar su potencial fortificante, los investigadores incorporaron las partículas en cubos de caldo consumidos comúnmente en varios países africanos.
"El caldo es un ingrediente básico en África subsahariana y ofrece una oportunidad significativa para mejorar el estado nutricional de miles de millones de personas", señala Jaklenec.
Además, se evaluó la seguridad de las partículas al exponerlas a células intestinales humanas cultivadas; no se observó daño celular a las dosis utilizadas para fortificación alimentaria.
Eficiencia superior en productos limpiadores
Para explorar la capacidad de las partículas como sustituto de los microesferas añadidas a limpiadores, los investigadores mezclaron las partículas con espuma jabonosa. Esta combinación demostró ser mucho más efectiva para eliminar marcadores permanentes y delineador resistente al agua que el jabón solo.
Asimismo, el jabón mezclado con estos nuevos microplásticos superó a un limpiador que contenía microesferas de polietileno. Los investigadores también encontraron que las nuevas partículas biodegradables absorbían mejor elementos tóxicos como metales pesados.
Pasos hacia un futuro sostenible
"Queríamos utilizar esto como un primer paso para demostrar cómo es posible desarrollar una nueva clase de materiales", comenta Zhang. Con financiamiento por parte de Estée Lauder, los investigadores están realizando pruebas adicionales sobre los microplásticos como limpiadores y planean llevar a cabo un pequeño ensayo humano más adelante este año.
A medida que reúnen datos sobre seguridad para solicitar la clasificación GRAS (generalmente reconocidos como seguros) ante la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) estadounidense, también planean ensayar alimentos enriquecidos con estas partículas.
Los investigadores esperan que su trabajo contribuya significativamente a reducir la cantidad de microplásticos liberados al medio ambiente por productos relacionados con la salud y belleza. “Este es solo un pequeño componente del problema más amplio relacionado con los microplásticos”, concluye Jaklenec. “Las soluciones están comenzando a surgir mientras reconocemos la gravedad del asunto”.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué son los microplásticos y por qué son un problema ambiental?
Los microplásticos son pequeños fragmentos de plástico que se encuentran en casi todas partes del planeta, liberados por la descomposición de neumáticos, ropa y envases plásticos. Son un peligro ambiental significativo y provienen también de pequeñas perlas añadidas a algunos productos de limpieza, cosméticos y otros productos de belleza.
¿Cuál es la solución propuesta por los investigadores del MIT?
Los investigadores del MIT han desarrollado una clase de materiales biodegradables que podrían reemplazar las perlas plásticas utilizadas en productos de belleza. Estos polímeros se descomponen en azúcares y aminoácidos inofensivos.
¿Cómo pueden estos nuevos materiales ayudar a combatir la desnutrición?
Los nuevos materiales pueden encapsular nutrientes como la vitamina A, lo que podría ayudar a las más de 2 mil millones de personas en el mundo que sufren deficiencias nutricionales al fortificar alimentos con estos nutrientes encapsulados.
¿Qué aplicaciones tienen estos nuevos polímeros además de su uso en productos de belleza?
Además de ser utilizados en productos de belleza, los investigadores han demostrado que estos polímeros pueden ser incorporados en cubos de caldo, ayudando a mejorar el estado nutricional en regiones donde este ingrediente es comúnmente consumido.
¿Cómo se probaron la seguridad y efectividad de estos nuevos materiales?
Los investigadores expusieron los nuevos materiales a células intestinales humanas cultivadas para medir sus efectos, encontrando que no causaron daño a las células. También demostraron que eran más efectivos que los microplásticos tradicionales para eliminar maquillaje resistente y absorber elementos tóxicos.
¿Qué pasos siguen los investigadores después de este estudio?
Los investigadores están trabajando en pruebas adicionales con el apoyo de Estée Lauder y planean realizar ensayos clínicos para evaluar la seguridad y efectividad del uso de estos nuevos materiales en alimentos fortificados.