PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE MATERIALES MULTIFUNCIONALES Y RENOVABLES A PARTIR DEL RECHAZO DE PIPA PROCEDENTE DE LA PRODUCCIÓN DE ACEITE DE GIRASOL.
Procedimiento de obtención de materiales multifuncionales y renovables a partir del rechazo de pipa procedente de la producción de aceite de girasol.
La presente invención se refiere al procedimiento de obtención de materiales renovables, a partir de residuos precedentes de la fabricación de aceite de girasol, para su uso como matrices biocompatibles en ingeniería de tejidos, administración controlada de sustancias de interés biológico (drogas, proteínas, genes, etc.) y como catalizadores en procesos activados por centros básicos, utilizando tanto calentamiento dieléctrico, como activación solar, para aumentar la sostenibilidad del proceso.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130303.
Solicitante: CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS.
Inventor/es: YATES BUXCEY,MALCOLM, MARTÍN LUENGO,María Ángeles, RAMOS GÓMEZ,María Milagros, SAEZ ROJO,Eduardo, GONZÁLEZ GIL,Lorena, MARTÍNEZ SERRANO,Ana María, MARTÍN ARANDA,Rosa María, LÓPEZ SANZ,Jesús.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61F2/02 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61F FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS; DISPOSITIVOS QUE MANTIENEN LA LUZ O QUE EVITAN EL COLAPSO DE ESTRUCTURAS TUBULARES, p. ej. STENTS; DISPOSITIVOS DE ORTOPEDIA, CURA O PARA LA CONTRACEPCION; FOMENTACION; TRATAMIENTO O PROTECCION DE OJOS Y OIDOS; VENDAJES, APOSITOS O COMPRESAS ABSORBENTES; BOTIQUINES DE PRIMEROS AUXILIOS (prótesis dentales A61C). › A61F 2/00 Filtros implantables en los vasos sanguíneos; Prótesis, es decir, elementos de sustitución o de reemplazo para partes del cuerpo; Dispositivos para unirlas al cuerpo; Dispositivos para proporcionar permeabilidad o para evitar que colapsen las estructuras tubulares del cuerpo, p. ej. stents (como artículos cosméticos, ver las subclases apropiadas, p. ej. pelucas o postizos, A41G 3/00, A41G 5/00, uñas artificiales A45D 31/00; prótesis dentales A61C 13/00; materiales para prótesis A61L 27/00; riñones artificiales A61M 1/14; corazones artificiales A61M 60/00). › Prótesis implantables en el cuerpo.
- B01J21/08 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01J PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS O FÍSICOS, p. ej. CATÁLISIS O QUÍMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS. › B01J 21/00 Catalizadores que contienen los elementos, los óxidos o los hidróxidos de magnesio, de boro, de aluminio, de carbono, de silicio, de titanio, de zirconio o de hafnio. › Sílice.
- B01J6/00 B01J […] › Calcinación; Cocción.
- C01B25/00 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › Fósforo; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; perfosfatos C01B 15/16).
- C01B33/00 C01B […] › Silicio; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00 tienen prioridad; persilicatos C01B 15/14; carburos C01B 32/956).
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Fragmento de la descripción:
Procedimiento de obtención de materiales multifuncionales y renovables a partir del rechazo de pipa procedente de la produccion de aceite de girasol
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de materiales renovables, multifuncionales y acordes a un desarrollo sostenible, a partir del tratamiento controlado de rechazo de pipa, desecho de la producción de aceite de girasol, y su uso para crecimiento celular y como catalizador en procesos de obtención de sustancias de química fina con calentamiento dieléctrico o con activación solar. Desde el punto de vista del procedimiento, este invención esta en el sector de síntesis y preparación de nuevos materiales. En cuanto a sus aplicaciones o usos, la invención se encuadra dentro del sector de la preparación de sustancias de química fina, pues este material tiene centros básicos de gran actividad en su superficie, y de la salud, ya que es biocompatible y en él se puede desarrollar crecimiento celular, dada la composición y textura que se puede diseñar en el material final con los tratamientos adecuados.
ESTADO DE LA TÉCNICA
La bio-ingeniería para reemplazar tejidos y órganos tiene gran importancia económica dado el aumento de la edad promedia de la población. Esta fuertemente basada en el diseño de la estructura y textura de matrices diseñadas para cada caso particular de regeneración tisular (Z. Yue, F. Wen, S. Gao, M. Yi Ang, P.K. Pallathadka, L. Liu, H. Yu.: Preparation of three-dimensional interconnected macroporous cellulosic hydrogels for soft tissue engineering. Biomaterials, 31 (32) (2010) 8141-8152) .
Los biomateriales utilizados deben ser matrices con las características adecuadas a cada uso de restauración de tejidos y ser capaces de soportar la regeneración de material, mediante la adecuada composición, estructura y textura, con sus correspondientes efectos sobre la velocidad de degradación en las soluciones biológicas adecuadas, intercambio de nutrientes y transporte de materia. Para conseguir estas propiedades se utilizan materiales tanto orgánicos (polímeros, proteínas…) , como inorgánicos (óxidos (p.ej. alúmina, zirconia...) , hidroxiapatito y una gran variedad de fosfatos, vidrios bioactivos etc…) (M. Kharaziha, M.H. Fathi.: Improvement of mechanical properties and biocompatibility of forsterite bioceramic addressed to bone tissue engineering materials. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 3 (2010) 530-537; E. Leonardi, G. Ciapetti, N. Baldini, G. Novajra, E. Verné, F. Baino, C. Vitale-Brovarone.: Response of human bone marrow stromal cells to a resorbable P2O5-SiO2-CaO-MgO-Na2O-K2O phosphate glass ceramic for tissue engineering applications. Acta Biomaterialia, 6 (2010) 598-606) .
Un gran cantidad de los sólidos utilizados usualmente son sintéticos (S.I. Ranganathan, D.M. Yoon,
A.M. Henslee, M.B. Nair, C. Smid, F.K. Kasper, E. Tasciotti, A.G. Mikos, P. Decuzzi, M. Ferrari.: Shaping the micromechanical behavior of multi-phase composites for bone tissue engineering. Acta Biomaterialia, 6 (2010) 3448-3456; R.E. Bauer.: Novel calcium phosphate cement based scaffolds for bone tissue engineering. Journal of Oral and Maxillofacial Surger y , 68 (2010) 49-50; D. Bellucci, V. Cannillo, G. Ciardelli, P. Gentile, A. Sola: Potassium based bioactive glass for bone tissue engineering. Ceramics International, 36 (2010) 2449-2453; Y. Lu, A. Zhu, W. Wang, H. Shi: New bioactive hybrid material of nano-hydroxyapatite based on Ncarboxyethylchitosan for bone tissue engineering. Applied Surface Science, 256 (23) (2010) 7228-7233; A.G. Dias, I.R. Gibson, J.D. Santos, M.A. Lopes: Physicochemical degradation studies of calcium phosphate glass ceramic in the CaO-P2O5-MgO-TiO2 system. Acta Biomaterialia, 3 (2007) 263-269) , o de origen animal, aunque esta última opción esta actualmente siendo considerada con gran cuidado debido a la existencia de posibles enfermedades de transmisión en dicho procedimiento.
Materiales naturales basados en coral han sido utilizados con fines similares, aunque su sostenibilidad es dudosa, ya que no pueden ser considerados renovables (F.M. Chen, J. Zhang, M. Zhang, Y. An, F. Chen, Z.F. Wu: A review on endogenous regenerative technology in periodontal regenerative medicine. Biomaterials 31 (31) (2010) 7892-7927) .
Los materiales sintéticos, suelen conllevar síntesis con varios pasos, reactivos a menudo no muy limpios y calcinaciones a temperaturas muy elevadas cercanas a 1500ºC, con una adición final de silicio, procedente de organosilicatos (p.ej. TEOS) y un último paso de sinterización a mas de 1100ºC (M.B. Nair, S.S. Babu, H.K. Varma, A. John.: A triphasic ceramic-coated porous hydroxyapatite for tissue engineering application. Acta Biomaterialia, 4 (2008) 173-181) .
Se han utilizado materiales de composición similar a los de esta invención para administración controlada de drogas, proteínas, genes, etc., debido a su biocompatibilidad y similitud con los que constituyen los huesos y dientes humanos (D. Jiang, J. Zhang: Calcium phosphate with well controlled nanostructure for tissue engineering, Current Applied Physics, 9 (3) (2009) S252-S256; W.J.E.M. Habraken, J.G.C. Wolke, J.A. Jansen: Ceramic composites as matrices and scaffolds for drug deliver y in tissue engineering, Advanced Drug Deliver y Reviews, 59 (4-5) (2007) 234-248) . También materiales basados en fosfatos han sido usados como material soporte para el desarrollo del músculo cráneo-facial (R. Shah, A. C. M. Sinanan, J. C. Knowles, N. P. Hunt, M. P. Lewis: Craniofacial muscle engineering using a 3-dimensional phosphate glass fibre construct Biomaterials, 26
(13) (2005) 1497-1505) .
El presente trabajo se basa por un lado en la obtención de sólidos biocompatibles de valor añadido utilizando como materia prima subproductos de la producción de aceite de girasol y con métodos basados en la química sostenible, evitando al máximo la toxicidad en sustancias o procedimientos.
Los subproductos de la producción del aceite de girasol proceden del proceso de la extracción del aceite por prensado, con un contenido típico en peso de 19% de aceite, 25% de celulosa, 17% de hemicelulosa y 39% de proteína vegetal (H. F. Gerçel: Production and characterization of pyrolysis liquids from sunflower-pressed bagasse, Bioresource technology 85 (2) (2002) 113-117) .
Los materiales finales se diseñan para su funcionamiento como biomateriales, modificando sus estructuras y texturas para cada uso concreto.
Otro aspecto de la presente invención es el uso de los materiales de la invención como catalizadores para la preparación de sustancias de química fina, dada sus características de basicidad, medidas por adsorcióndescomposición de acido acético en los laboratorios de la invención, para obtener sustancias de química fina por condensación catalítica (Rousselot, C. Taviot-Guého, J.P. Besse: Synthesis and characterization of mixed Ga/Alcontaining layered double hydroxides: study of their basic properties through the Knoevenagel condensation of benzaldehy de and ethyl cyanoacetate, and comparison to other LDHs. International Journal of Inorganic Materials, 1 (1999) 165-174; G. Postole, B. Chowdhur y , B. Karmakar, K. Pinki, J. Banerji, A. Auroux. Knovenagel condensation reaction over acid-base bifunctional nanocr y stalline CexZr1-xO2 solid solutions. Journal of Catalysis, 269 (2010) 110-121) .
La actividad catalítica en la condensación de Knoevenagel de los sólidos diseñados es comparable a la de sólidos recogidos en la bibliografía, con activación por calentamiento dieléctrico y también por activación solar
(R.A. Mekheimer, A.M. Abdel Hameed, S. A.A. Mansour, K.U. Sadek: Solar thermochemical reactions III: A convenient one-pot synthesis of 1, 2, 4, 5-tetrasubstituted imidazoles catalyzed by high surface area SiO2 and induced by solar thermal energy. Chinese Chemical Letters 20 (2009) 812–814) .
El procedimiento desarrollado tiene un doble interés, pues disminuye la contaminación producida por los desechos, además de convertirlos en sustancias de valor añadido.
Aunque se han utilizado desechos procedentes de la producción de cerveza como matrices para el crecimiento de osteoblastos (M. Yates Buxcey, M.A. Martin Luengo y M.B. Casal Piga, Preparación de materiales biocompatibles a partir de desechos del proceso de fabricación de cerveza y sus usos, WO2010/058049, (2010) ) , un inconveniente importante del uso del bagazo de cerveza como... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de obtención de materiales multifuncionales y renovables a partir del rechazo de pipa procedente de la producción de aceite de girasol, caracterizado por que comprende al menos:
- calentar el rechazo de pipa desde temperatura ambiente hasta una temperatura igual o inferior a 1000ºC, incluidos ambos límites, con una rampa de calentamiento comprendida entre 1 y 10 ºC/min, incluidos ambos límites, hasta alcanzar su calcinación; y
- mantener la temperatura alcanzada durante al menos una hora.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por que la temperatura final alcanzada en la etapa de calentamiento está comprendida entre 350ºC y 1000 ºC, incluidos ambos límites.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la temperatura final alcanzada en la etapa de calentamiento está comprendida entre 700ºC y 1000 ºC, incluidos ambos límites.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que la temperatura final alcanzada en la etapa de calentamiento es de 850ºC.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que la temperatura final alcanzada en la etapa de calentamiento es de 700ºC.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la rampa de calentamiento es de 5 ºC/min.
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la temperatura final alcanzada se mantiene durante 2 horas.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que la temperatura final alcanzada se mantiene durante 4 horas.
9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el rechazo de pipa comprende cáscaras, pieles y partes carnosas de la pipa desechada en el proceso de producción de aceite de girasol.
10. Material multifuncional y renovable obtenible a partir del procedimiento descrito en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Material según la reivindicación anterior, caracterizado por que al menos comprende en su composición fósforo, magnesio, silicio, calcio, sodio y potasio.
12. Material según la reivindicación anterior, caracterizado por que comprende también uno de los elementos seleccionados entre aluminio, hierro, zinc, azufre, cloro y cualquier combinación de los mismos.
13. Biomaterial caracterizado porque comprende en su composición el material multifuncional y renovable descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.
14. Catalizador renovable en procesos activados por centros básicos caracterizado por que comprende en su composición el material multifuncional y renovable descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.
15. Uso del material descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 como material de soporte en ingeniería de tejidos y crecimiento celular.
16. Uso del material descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 en administración controlada de sustancias de interés biológico.
17. Uso según la reivindicación 16, caracterizado por que las sustancias de interés biológico son seleccionadas dentro del grupo compuesto por: drogas, proteínas y genes.
18. Uso del material descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 como catalizador renovable en procesos activados por centros básicos.
19. Uso según la reivindicación anterior, caracterizado por que se aplica activación dieléctrica o solar de la reacción.
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