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Desarrollo de productos acaricidas

Categoría: Plásticos en medicina y saludACAPER y PERCAP son dos proyectos desarrollados por AIMPLAS y empresas de la Comunidad Valenciana con el objetivo de luchar contra los ácaros, lo que está motivado por el gran número de infecciones potencialmente graves que pueden provocar en los humanos. Las empresas involucradas en ambos proyectos pertenecen al sector de las perchas para ropa, donde los ácaros son omnipresentes.

Problemática

Estas alergias representan un problema de salud pública para las autoridades sanitarias. En concreto, un ácaro es un taxón y existen más de 50 000 especies conocidas. Los ácaros son particularmente abundantes en las zonas con mucha vegetación, especialmente en los residuos en descomposición, en los líquenes y también en los hogares especialmente en los colchones y los armarios. Las defecaciones de excrementos producidas por los ácaros son la principal causa de las alergias a los mismos. Cada ácaro puede producir aproximadamente 20 partículas fecales al día provocando síntomas alérgicos que pueden continuar incluso después de la muerte del animal. Estos últimos años, se han realizado grandes descubrimientos en el estudio de las características de los alérgenos de los ácaros, habiéndose identificado más de 20 grupos moleculares y presentando una gran parte proteínas extracelulares con actividad enzimática.

Figura 1: Tyrophagus putrescentiae (microscopía)

Las alergias a los ácaros son muy comunes en todas las regiones costeras de España y en las islas. En efecto, la humedad favorece el crecimiento de los ácaros y por lo tanto la aparición de alergias que dan síntomas de asma, rinitis, conjuntivitis y dermatitis atópica. La humedad no es el único parámetro que incide en el desarrollo de las alergias a los ácaros, la temperatura también desempeña un papel importante debido a que los ácaros tienen una temperatura óptima de proliferación de 25 ºC, lo que corresponde, no solo a la temperatura en el interior de los hogares, sino también a la temperatura exterior de estas regiones. Las regiones españolas más afectadas por este tipo de alergias son Cataluña, el País Vasco y la Comunidad Valenciana. En este último caso, el porcentaje de asmáticos alérgicos debido a las dos especies de ácaros más comunes es del 56% para la primera especie y del 51% para la segunda. Las alergias a los ácaros son la segunda causa de alergias respiratorias en la Comunidad Valenciana, un 58,8% según el informe publicado en 2018 por la Sociedad Española de Alergología e Inmunología Clínica (SEAIC)[1]. En España más del 30% de la población es sensible a los ácaros, lo que supone un 90% para la población asmática. A diferencia de otras alergias, ésta no desaparece según las estaciones como la debida al polen, por lo que las personas pueden tener síntomas durante todo el año.

Productos anti-ácaros



Figura 2: Esquema del proyecto PERCAP. Desarrollo de perchas de plástico con propiedades acaricidas mediante tecnología de microencapsulación

Para resolver este problema, en las primeras fases de los proyectos ACAPER y PERCAP se llevó a cabo una búsqueda sobre los productos acaricidas que existen en el mercado. La mayoría de los productos encontrados son nocivos para la salud y para el medio ambiente, y por esta razón se estudiaron las alternativas consistentes en productos más naturales que podrían tener una actividad acaricida. Para garantizar el funcionamiento de la síntesis, se decidió trabajar solamente con los principios activos de los aceites seleccionados, por lo tanto, se estudiaron todos los principios activos con actividad acaricida. La conclusión de la búsqueda ha sido que uno de los principios activos presenta efectivamente interés debido a su actividad acaricida, su precio y su viscosidad.

Para obtener materiales plásticos con capacidad acaricida, se debe incorporar y dispersar la sustancia acaricida dentro de la matriz polimérica de un modo adecuado. Con el fin de que la sustancia acaricida no se degrade o volatilice durante el proceso de “compounding” o en su procesado posterior, se eligió la tecnología de encapsulación para proteger al principio activo. Esto además permite una liberación de la sustancia acaricida que perdure en el tiempo y potencialmente controlada. Además, se planteó como objetivo adicional la integración de las cápsulas en varios tipos de matrices poliméricas. Para respetar estos objetivos, se han estudiado varias soluciones, siendo la más adecuada la encapsulación del producto activo en microcápsulas que tienen tanto una buena resistencia mecánica como también térmica, habiéndose desarrollado previamente en AIMPLAS dentro del proyecto CAP-RESISTENT para la encapsulación de sustancias antimicrobianas en otras aplicaciones. El método de síntesis utilizado ha sido el sol-gel directo porque este método permite la síntesis de las cápsulas y la encapsulación del producto simultáneamente. Se realizó un diseño de experimentos cambiando determinados aspectos de la formulación de forma que se consiguió ajustar el tamaño final de las cápsulas.



Figura 3: Foto SEM de las partículas sintetizadas

Una vez se terminó la optimización de las síntesis, se ha tenido en cuenta otro parámetro muy importante, la tasa de encapsulación. Se han calculado las tasas de encapsulación de cada muestra con dos métodos diferentes, el análisis termogravimétrico (TGA) y la espectroscopía UV-visible. Así, gracias a estos dos métodos de análisis, se ha demostrado que la tasa de encapsulación es del 54% del principio activo. Como la aplicación final es el desarrollo de pechas acaricidas, se han extruido, con una extrusora PRISM EUROLAB, las partículas con varias matrices poliméricas para verificar el comportamiento de las partículas. Se ha determinado que el porcentaje máximo de cápsulas que se puede añadir en ambos polímeros.  Posteriormente, se ha comprobado el aspecto y la dispersión de las partículas después del proceso de extrusión mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), observándose una buena dispersión y verificándose la integridad estructural de las microcápsulas.



Figura 4: Foto SEM de las partículas en la matriz polimérica

Como se puede ver en esta foto (Figura 2), las cápsulas presentan una buena resistencia mecánica y térmica. Las partículas están bien repartidas en toda la matriz polimérica, no habiendo aglomeración de partículas o zonas sin cápsulas. El análisis SEM ha permitido validar el método y los parámetros utilizados para el proceso de extrusión tanto a nivel de la morfología de las partículas como a nivel de sus dispersiones en la matriz polimérica. Para no aumentar mucho el precio final del producto se ha diluido el polímero con las cápsulas con polímero virgen con un método de “masterbatch” o concentrado. Así, se han obtenido materiales con varios porcentajes de sustancia acaricida tras un proceso de inyección de probetas.  Ensayos preliminares han demostrado que probetas conteniendo un porcentaje bajo de microcápsulas en su formulación presentan repelencia hacia el ácaro del polvo Tyrophagus putrescentiae.

[1] https://www.seaic.org/inicio/prensa/notas-de-prensa-2018

Autor/a: Juliette Thomazo-Jégou, Investigadora del Grupo de Tecnología Química.

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Fecha publicación: 20/12/2021

Fuente: AIMPLAS - Blog



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