El ácido algínico , también llamado algina , es un polisacárido comestible de origen natural que se encuentra en las algas pardas . Es hidrófilo y forma una goma viscosa cuando se hidrata. Con metales como el sodio y el calcio, sus sales se conocen como alginatos . Su color varía del blanco al marrón amarillento. Se vende en forma filamentosa, granular o en polvo.
Es un componente importante de las biopelículas producidas por la bacteria Pseudomonas aeruginosa , un patógeno importante que se encuentra en los pulmones de algunas personas que padecen fibrosis quística . [1] La biopelícula y P. aeruginosa tienen una alta resistencia a los antibióticos , [2] pero son susceptibles a la inhibición por los macrófagos . [3]
El ácido algínico es un copolímero lineal con bloques homopoliméricos de residuos de β-D- manuronato (M) y α-L- guluronato (G) unidos (1→4), respectivamente, unidos covalentemente entre sí en diferentes secuencias o bloques. Los monómeros pueden aparecer en bloques homopoliméricos de residuos G consecutivos (bloques G), residuos M consecutivos (bloques M) o residuos M y G alternos (bloques MG). El α-L-guluronato es el epímero C-5 del β-D-manuronato.
Los alginatos se refinan a partir de algas pardas . En todo el mundo, muchas de las algas pardas de la clase Phaeophyceae se cosechan para procesarlas y convertirlas en alginato de sodio. El alginato de sodio se utiliza en muchas industrias, incluidas la alimentaria, la alimentación animal, los fertilizantes, la impresión textil y la farmacéutica. El material de impresión dental utiliza alginato como medio de gelificación. El alginato de calidad alimentaria es un ingrediente aprobado en alimentos procesados y manufacturados. [4]
Las algas pardas varían en tamaño, desde el alga gigante Macrocystis pyrifera , que puede medir entre 20 y 40 metros de largo, hasta algas gruesas con apariencia de cuero, de 2 a 4 m de largo, y especies más pequeñas de 30 a 60 cm de largo. La mayoría de las algas pardas utilizadas para los alginatos se recolectan en el medio silvestre, con la excepción de Laminaria japonica , que se cultiva en China como alimento y su material excedente se desvía a la industria del alginato en China.
Los alginatos de diferentes especies de algas pardas varían en su estructura química, lo que da como resultado diferentes propiedades físicas de los alginatos. Algunas especies producen un alginato que da un gel fuerte , otras un gel más débil, algunas pueden producir un alginato crema o blanco, mientras que otras son difíciles de gelificar y se usan mejor para aplicaciones técnicas donde el color no importa. [5]
El alginato de calidad comercial se extrae de las algas gigantes Macrocystis pyrifera , Ascophyllum nodosum y tipos de Laminaria . Los alginatos también son producidos por dos géneros bacterianos , Pseudomonas y Azotobacter , que desempeñaron un papel importante en el desarrollo de su vía de biosíntesis . Los alginatos bacterianos son útiles para la producción de micro o nanoestructuras adecuadas para aplicaciones médicas. [6]
El alginato de sodio (NaC 6 H 7 O 6 ) es la sal sódica del ácido algínico. El alginato de sodio es una goma.
El alginato de potasio (KC 6 H 7 O 6 ) es la sal de potasio del ácido algínico.
El alginato de calcio (CaC 12 H 14 O 12 ) se elabora a partir de alginato de sodio del cual se ha eliminado el ion sodio y se ha reemplazado con calcio ( intercambio iónico ).
El proceso de fabricación utilizado para extraer alginatos de sodio de las algas pardas se divide en dos categorías: 1) método del alginato de calcio y 2) método del ácido algínico.
Químicamente el proceso es sencillo, pero las dificultades surgen de las separaciones físicas requeridas entre los residuos viscosos de las soluciones viscosas y la separación de los precipitados gelatinosos que retienen grandes cantidades de líquido dentro de su estructura, por lo que resisten la filtración y la centrifugación . [7]
El alginato absorbe agua rápidamente, lo que lo hace útil como aditivo en productos deshidratados como ayudas adelgazantes y en la fabricación de papel y textiles.
El alginato también se utiliza para impermeabilizar e ignifugar tejidos, en la industria alimentaria como espesante para bebidas, helados, cosméticos, como gelificante para jaleas, conocidas con el código E401 y tripas para embutidos. [8] [9] El alginato de sodio se mezcla con proteína de soja para hacer un análogo de la carne . [10]
El alginato se utiliza como ingrediente en diversos preparados farmacéuticos , como Gaviscon , en el que se combina con bicarbonato para inhibir el reflujo gastroesofágico .
El alginato de sodio se utiliza como material para tomar impresiones en odontología , prótesis , moldes de vida y para crear positivos para moldes a pequeña escala .
El alginato de sodio se utiliza en la impresión con tintes reactivos y como espesante para tintes reactivos en la serigrafía textil . [ cita necesaria ] Los alginatos no reaccionan con estos tintes y se lavan fácilmente, a diferencia de los espesantes a base de almidón . También sirve como material para microencapsulación . [11]
El alginato de calcio se utiliza en diferentes tipos de productos médicos, incluidos apósitos para heridas cutáneas para promover la curación, [12] [13] y puede eliminarse con menos dolor que los apósitos convencionales. [ cita necesaria ]
En la investigación sobre reconstrucción ósea, los compuestos de alginato tienen propiedades favorables que fomentan la regeneración, como una mejor porosidad , proliferación celular y resistencia mecánica . [14] El hidrogel de alginato es un biomaterial común para la biofabricación de andamios y la regeneración de tejidos. [15]
Mediante la unión covalente de grupos tiol al alginato se pueden introducir altas propiedades mucoadhesivas y gelificantes in situ. El polímero tiolado ( tiomero ) forma enlaces disulfuro dentro de su red polimérica y con subdominios ricos en cisteína de la capa mucosa. [16] Los alginatos tiolados se utilizan como hidrogeles gelificantes in situ, [17] y están bajo investigación preliminar como posibles sistemas de administración de fármacos mucoadhesivos. [18] Los hidrogeles de alginato se pueden usar para la administración de fármacos y muestran respuestas a los cambios de pH, cambios de temperatura, redox y la presencia de enzimas. [19]