Un grupo de investigación de la Universidad de Cádiz ha empleado residuos de esta variedad autóctona de Andalucía combinados con un plástico biodegradable de origen renovable para obtener un biocompuesto que fortalece la consistencia de materiales reabsorbibles, como grapas, suturas o tornillos. Después de realizar ensayos celulares, los expertos han demostrado la viabilidad de este producto, compuesto por un 10% de celulosa natural y un 90% de componente plástico.
La novedad de este nuevo material, denominado PLACEL10, es su composición mixta a partir de un 10% de celulosa extraída de estos residuos vegetales y un 90% de PLA, un plástico biodegradable de origen renovable empleado habitualmente en aplicaciones como envases, biomodelos fabricados mediante impresión 3D, suturas o piezas diseñadas para el entrenamiento o planificación quirúrgica. Esta línea conecta con estudios previos de este grupo de investigación orientados a la valorización de subproductos agroindustriales y al desarrollo de biomateriales sostenibles.
Muestra del biomaterial obtenido a partir de celulosa procedente de restos de la uva Tintilla de Rota y PLA.
Entre las ventajas observadas durante el estudio, el biocompuesto presenta una mejora de sus propiedades mecánicas con respecto al PLA procesado, concretamente en rigidez y resistencia. “La utilización de fibra vegetal procedente de la uva aumenta su rigidez, aspecto esencial para futuros desarrollos de dispositivos biomédicos reabsorbibles y sistemas de soporte temporal para la regeneración de tejidos”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Cádiz Miguel Suffo, responsable del estudio.
Además, tal y como explican en el artículo titulado ‘PLA–Vine Cellulose Biocomposites from Pruning Waste: Design, Fabrication and Biocompatibility for Biomedical Applications’ y publicado en la revista Applied Sciences, las principales propiedades mecánicas de este compuesto (elasticidad, dureza…) y su biocompatibilidad superior al 95% reúnen los requisitos para su uso como matriz de refuerzo en rellenos óseos de pequeños implantes, evitando la utilización de materiales metálicos. “PLACEL10 es opción prometedora para avanzar en el diseño de futuros biomateriales reabsorbibles, aunque requiere estudios adicionales de degradación, caracterización y validación preclínica antes de plantear aplicaciones clínicas”, puntualiza Suffo.
Para obtener estos resultados, el primer paso realizado por los expertos fue la extracción de celulosa a partir de los restos de poda de vid. Tras recolectar los restos de poda de los viñedos de esta uva en una bodega ubicada en Jerez de la Frontera (Cádiz) y aislarlos con tratamientos ácidos y alcalinos secuenciales para eliminar la presencia de compuestos no celulósicos, incorporaron la celulosa obtenida al PLA para fabricar el biocompuesto PLACEL10. “Durante el estudio también se evaluaron otros residuos vegetales, como el puerro de Sanlúcar, pero la poda de vid ofrecía ventajas relevantes por su disponibilidad, menor humedad inicial y facilidad de procesado, lo que permitió avanzar hacia el escalado del proceso”, detalla Suffo.
Restos de poda de uva Tintilla de Rota.
Una vez obtenido el biocompuesto, el equipo realizó ensayos biológicos in vitro con osteoblastos humanos, células implicadas en la formación, crecimiento y reparación del tejido óseo. Los resultados mostraron una viabilidad celular superior al 95% y una respuesta proliferativa a las 72 horas. “Estos datos indican que el material no mostró citotoxicidad en las condiciones evaluadas y refuerzan su interés como base para futuros desarrollos relacionados con biomateriales reabsorbibles y medicina regenerativa”, indica el investigador.
Este trabajo se integra en una línea de investigación de la Universidad de Cádiz orientada a la valorización de residuos agroindustriales y biomasa residual para el desarrollo de nuevos biomateriales. En este contexto, el grupo ha explorado previamente otros subproductos, como residuos de remolacha azucarera, lana residual, piel de atún rojo, restos de marroquinería de Ubrique o corcho, entre otros, con el objetivo de transformar residuos locales en materiales con valor añadido en el marco de la bioeconomía circular.
Esta investigación es un ejemplo de economía circular aplicada al aprovechamiento de residuos agrícolas y pone de relieve el valor estratégico de los restos de poda generados por el sector vitivinícola.
Los responsables de este trabajo, pertenecientes a los departamentos de Biomedicina, Biotecnología y Salud Pública y de Ingeniería Química y Tecnología de los Alimentos de la Universidad de Cádiz, así como del departamento de Química Orgánica del Instituto de Biomoléculas (INBio) y del departamento de Ingeniería Mecánica y Diseño Industrial del Instituto de Investigación e Innovación Biomédica de Cádiz (INiBICA), siguen avanzando en la optimización del proceso de extracción de celulosa de restos vegetales de la uva Tintilla de Rota para conseguir aumentar el porcentaje de fibra vegetal del nuevo biocompuesto, al mismo tiempo que abren nuevas vías de estudio con restos de otras variedades de vid.
Proceso de extracción y mezcla de celulosa y PLA.
Junto a ello, los expertos seguirán evaluando la validez de esta mezcla para fines biomédicos como relleno óseo biodegradable y biocompatible para el organismo. “Hemos mejorado el PLA virgen y seguimos trabajando para que sirva como sustituto óseo o refuerzo de pequeños implantes que no requieran la utilización de material metálico”, asegura el experto de la UCA.
Este trabajo de investigación ha sido financiado por la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación. de la Junta de Andalucía y cofinanciado por la Unión Europea en el marco del proyecto AGROCOM, orientado a impulsar la innovación y la sostenibilidad mediante la valorización de subproductos agrícolas. Asimismo, la Bodega Luis Pérez ha colaborado en el estudio con la aportación de los restos de poda utilizados como materia prima.