Aplicaciones industriales, ejemplos

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Aplicaciones industriales, ejemplos

Las posibilidades de aplicación o utilización de liposomas en procesos no médicos, ténicos o industriales, se pueden extrapolar, en gran medida, de las aolicaciones médicas, o intuirlas evolucionando el conocimiento de las propias características, esencia y condición de la estructura, sus orígenes y evoluciones.

Casi todo lo que la naturaleza realiza o expresa, excepto la parte mineral o inorgánica de la misma, se produce y está soportada por la membrana celular, la interfase de la vida, y, en un principio, una gran parte de estos procesos o fenómenos que en ella se producen son susceptibles de ser reproducidos de forma eficaz y rentable mediante la utilización liposomas, estructuras análogas por no decir casi idénticas, a la de la membrana celular.


Debido a que la transmisión o transferencia de orden entre los liposomas y los distintos sistemas tiene muchas formas de expresión o caminos de disipación, las aplicaciones de los mismos son muy variadas, versátiles y polivalentes, además de realizarse con una gran eficacia y rentabilidad tanto energética, como económica. 


La tintura de lana, el curtido y tintura de piel, el blanqueo de papel, los colorantes y aromas para la industria alimentaría, el pienso para  acuicultura, las pinturas, los odorizantes y desodorantes, los colorantes, los barnices, la depuración de gases y aguas, la síntesis química, etc. son ejemplos de algunas de las aplicaciones industriales que estas estructuras pueden tener. 

En muchos casos, las mejoras por ellos aportadas, pueden suponer un verdadero salto cualitativo y cuantitativo en el sistema o proceso donde estos se aplican, en comparación con las formas convencionales de los mismos.


Por ejemplo,

en el caso de las reacciones químicas, éstas se pueden acoplar, como sucede en la naturaleza, para así aumentar el rendimiento de los sistemas o procesos transformando el reactor clásico en un reactor de reactores. Este hecho significaría un salto exponencial en la sintesis química industrial, donde los reactores, en lugar de utilizarse para un solo producto o reacción, podrían incorporar muchas vías de sintesis acopladas, transformándolos en verdaderos "cerdos" químicos, donde todo sería aprovechable y, en teoría, más rentable.


También la posibilidad de realizar o trasladar y controlar la síntesis, polimerización u otro tipo de reacción en el espacio y en el tiempo puede ser de gran utilidad para muchas aplicaciones, por ejemplo, mejorar la incorporación o penetración de monómeros en un substrato determinado y retrasar o controlar su polimerización en el tiempo para conseguir que ésta se produzca de forma homogenea tanto en la superficie como en profundidad. Esta indicación podría ser muy util en casos como el de los polímeros destinados a substituir el cromo en la industria de curtidos y cuya problemática radica en que la polimerización en superficie de los primeros monomeros evita la penetración en profundidad de los monómeros y su posterior polimerización.


Así mismo, simplemente poder realizar determinadas reacciones "in situ", sobre el producto final, sin necesidad de reactor, ya sería de gran utilidad e interés para muchas indicaciones o aplicaciones, es decir, en lugar de llevar a cabo las reacciones en un reactor y luego traladar o aplicar el producto resultante sobre el "producto o receptor final", estas se podrían realizar dicrectamente sobre el mismo.

Por ejemplo, transformar "in situ" el CO2 proveniente de emisiones industriales en azucares y éstos en alcohol mediante la incorporación de las enzimas del ciclo de Calvin y otros fermentos en liposomas es una posibilidad muy intersante para solucionar parte de los problemas medioambientales que éste produce y un buen ejemplo de aplicación industrial de los liposomas.


Como he comentado anteriormente, la estabilidad y actividad de los liposomas en los medios y sistemas no biológicos o "industriales" es superior a la que uno podría esperar. Su capacidad de adaptación a entornos y condiciones fisicoquímicas de características muy duras, diversas y variables, a veces extremas, como la temperatura, la fuerza iónica, los pH´s, la presión, los campos eléctricos y magnéticos, etc., hace que sus posibles aplicaciones sean mucho más amplias, versátiles y polivalentes de lo que cabría esperar por su origen, estructura y composición.


La imagen o idea de inestabilidad, fragilidad o labilidad de los liposomas que tienen muchos científicos y técnicos, es en gran parte, según mi experiencia, equivocada, ya que los liposomas, una vez hechos, si han sido producidos de forma correcta son fisicoquímicamente muy estables y resistentes.


Hasta aquí, todos los ejemplos expuestos aun siendo "industriales" o técnicos tienen un trasfondo o componente biológico que podría justificar, en parte, el buen o mejor hacer de las formas liposomales en comparación con las convencionales de los diferentes procesos.

Esto es así, pues muchos de estos desarrollos son fruto de la extrapolación, la deducción o la analogía derivadas de otros modelos, sistemas, estrategias o procesos biológicos.

Pero, fue o es la búsqueda de la justificación o causa común que unía la diversidad de actividades, acciones o efectos, que había obtenido con los liposomas en multitud de experiencias y modelos, algunos de ellos sorprendentes, lo que me llevó a entender y apreciar su verdadero valor intrínseco, así como a profundizar en las causas que explican dichos resultados y los fundamentos que los soportan.

Hecho que amplió mi apreciación de sus posibilidades de expresión y que me llevó a valorar otro tipo de procesos, básicamente no biológicos, fundamentados en principios propios de la mecánica o la quimicafísica.


Seguidamente muestro algunos ejemplos obtenidos con liposomas, donde el componente biológico pierde valor o desaparece.

Debo reconocer que, algunos de ellos, básicamente los primeros, se encontraron de forma casual, principalmete al utilizar los liposomas vacios como control negativo en un gran número de experiencias en las que se ensayaba la actividad de un determinado principio activo.


Además de todo lo comentado anteriormente, es importante añadir el hecho de que las aplicaciones industriales tienen gran interés científico/ técnico por ser muy didácticas y aleccionadoras debido a la  posibilidad que dichos modelos tienen u ofrecen de poderse observar, cuantificar y desglosar, casi diseccionar, con mayor profundidad que los modelos biológicos. Hecho que permite apreciar en toda su amplitud el conjunto de aspectos o factores, acciones o efectos, añadidos o complementarios a la actividad principal, algunos de los cuales son debidas a acciones o efectos, a veces, muy alejados de la actividad principal, algunos insospechables, pero de mucho valor cualitativo y cuantitativo, que aunque igualmente se produzcan son dificilmente valorables o apreciables en los modelos biológicos. (ver más abajo; Tintura de lana mediante liposomas).






Tintura de lana mediante el uso de liposomas, y otros ejemplos industriales

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En la gráfica anterior se puede apreciar como el producto es totalmente biodegradable y ecológico.
El hecho de una disminución de la toxicidad o condición contaminante del proceso de tintura con liposomas respecto al mismo realizado con los productos adjuvantes clásicos es extrapolable al modelo de los principios activos o medicamentos en forma liposomal frente a las formás galénicas clásicas de los mismos y sus excipientes.



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Tintura de lana mediante liposomas.

El desarrollo de un producto para la tintura de la lana, es un buen ejemplo de la eficacia de los liposomas en un proceso industrial así como de la amplitud y variedad de los beneficios aportados por esta tecnología al mismo.

Estas aportaciones beneficiosas, paralelas o complementarias a la principal producidas por los liposomas, son relativamente fáciles de valorar, apreciar y sospesar en un sistema o proceso industrial como éste, hecho que, por el contrario, se hace muy difícil de valorar en los modelos o sistemas biológicos, motivo por el cual, en muchas ocasiones, en las aplicaciones médicas o terapéuticas, no somos capaces de apreciar en su totalidad los verdaderos beneficios aportados por los mismos.


En un principio, el objetivo del proyecto para la tintura de lana era la sustitución de los productos auxiliares normalmente utilizados en este tipo de industria, generalmente de carácter toxico, por liposomas, para así eliminar o reducir el impacto medioambiental negativo que dichos productos tienen.

El resultado final fue un éxito ya que el objetivo principal buscado se consiguió alcanzar superando las expectativas. 

Además del objetivo principal, también se produjo una mejora en la calidad general de la tintura, tanto del proceso en si, como del resultado de la misma. La mayor extinción del colorante, la mayor homogeneidad y profundidad de la tintura, el mejor hilado y tejido, la mayor resistencia al lavado de los colores, etc., fueron algunas de sus inesperadas aportaciones.

 La lana resultante de dicha tintura no necesitaba de suavizante ni de otros acondicionadores y, además, era más resistente a la tracción y la torsión del hilo. En el proceso de tintura con liposomas, al contrario de lo que ocurre con los métodos convencionales, se produjo también una ganancia del 3% en peso total de la lana.

También demostró su mayor polivalencia y eficacia comparativa con todo tipo de pigmentos y colorantes, metalizados, premetalizados, etc., mezclas y combinaciones (tricromías), todo ello, utilizando un único adyuvante que era el liposoma.

Otra de las aportaciones de los liposomas es el poder utilizar el mismo producto, los liposomas, en la tintura de todo tipo de lanas, en mezclas con acrílicos, en angora, en alpaca, en seda, etc., asi como también la posibilidad de permitir la tintura en todas las formas de la lana como sería en lana cardada, en ovillo o en madeja, en hilo, en tejido y, también, en prenda acabada.

Esta última aportación es de gran importancia por cuestiones logísticas del mercado y del mundo de la moda o el vestir. Con el sistema clásico de tintura en prenda las zonas con tensión, cuellos, puños,etc., se tiñen peor y, con el tiempo y los lavados, se evidencia una diferencia de color entre las distintas partes. Con el sistema liposomal este hecho no se produce y se puede teñir de forma homogenea en prenda sin problema.

En el proceso de tintura el consumo energético, eléctrico y térmico, se redujo de forma importante entre el 15 y el 25 % dependiendo de los casos, de los distintos tipos de colorante o pigmento, de la lana o de las mezclas utilizadas.

El impacto medioambiental y el estudio de residuos dieron al producto y al sistema de tinción la consideración de ecológico.

Es importante decir que el producto liposomal auxiliar, además de los beneficios aportados sobre el producto final, tiene un precio competitivo en el mercado.


Como se puede observar en el modelo de la lana, el rendimiento total del proceso y su rentabilidad exacta son difíciles de cuantificar debido a la gran cantidad de los mismos y a la complejidad de su valoración, como la suavidad, la resistencia tracción o torsión, etc., además de los beneficios sociales, contaminación, etc., que el producto puede tener.

Como he comentado anteriormente en los modelos biológicos y/o medicos o farmacéuticos todos estos beneficios paralelos, si bien también se producen en mayor o menor medida, son difíciles de apreciar y valorar.





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Tricromía.

El ejemplo de la tricromía es una muy buena demostración de como la interfase liposomal es capaz de cambiar o alterar la afinidad de los pigmentos por el receptor, en este caso la lana, mejorando el resultado del proceso de la tinción y su rendimiento.
 
Este cambio en la realización de una tricromía supuso que, al contrario de lo que sucede con el método convencional de la misma, el color, desde el principio de la tintura, ya era igual al color final de la misma, pero menos intenso. En transcuro de una tricromía por el método convencional, debido a la diferente afinidad de los prigmentos por la lana, el color va evolucionando, cambiando, durante toda el proceso de tintura, pasando por distintos colores y tonalidades hasta llegar al color final.
Este ejemplo nos muestra como en el método convencional la afinidad y eficacia del anclaje de los pigmentos al receptor varía de uno a otro color, siendo este el motivo por el que en la tricromía, el color va evolucionando a lo largo el proceso, por otro lado, se puede apreciar como el liposoma modifica y/o unifica los distintos grados de afinidad o eficacia del anclaje del pigmento hacia el receptor.

Este fenómeno es facilmente observable cuando, por ejemplo, para lograr un marrón final, por tricromía convencional, la lana al principio de la tintura tiene un color verde grisaceo, que lentamente evoluciona hacia el color definitivo y, por el contrario, cuando la misma tricromía se realiza con liposomas el color es desde un principio igual a color final y simplemente la intensidad del mismo va evolucionando, aumentendo durante el proceso de la tinción. 
Este fenómeno se ve reforzado por el hecho de que, además, todo el proceso de tintura se produce o realiza a temperatura más baja que en la forma convencional de la misma.



Tinción de metacrilato realizada con liposomas, comparación con la forma libre


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El liposoma, el reactor ordenado

Este experimento y ejemplo se realizo como parte de un protocolo para valorar y comparar "in vitro" la capacidad de tinción de distintos preparados de clohexidina sobre la estructura detal.
Nuestra idea suponía que al descender la concentración de clorhexidina necesaria para realizar la función antibacteriana (0,05%), el producto teñiria menos que el utilizado a la concentación habitual de la misma, cuatro veces superior (0,2%).
La sorpresa fue comprobar que, a pesar de la reducción de la concentración de clorhexidina, la forma liposomal teñía más que la convencional.
Además, en este ejemplo, curiosamente un modelo en el que se utiliza un material como el metacrilato y en un medio, el agua a temperatura ambiente, que nada tiene que ver con un sistema biológico, el liposoma seguia funcionando con más "eficacia" que la forma libre de la misma.

El porqué de ello me llevaría a pensar en conceptos y posibilidades muy alejadas de lo biológico..., en el efecto reactor de los liposomas y sus posibilidades.
 
Reacción química realizada mediante liposomas (reactores en el reactor)

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 Calor producido por liposomas

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La membrana celular es la interfase entre la célula y el exterior y, como tal, es una necesidad para la existencia y mantenimiento de su propia entidad, así como también lo es de cualquier entidad o existencia.

Su capacidad para confinar y facilitar la interacción o el encuentro de forma tan eficaz entre las fases le otorgan o confiere la gran polivalencia, capacidad de adaptación, interacción y creación que dicha estructura tiene.

Esta gran capacidad de interacción viene determinada por la gran cantidad de libertad o de energía que ella acumula y concentra debida a la gran cantidad de interfases y su orden que en ella confluyen y acoplan. (Ver: La interfase)


Ver: Bibliografía científico técnica, Pedro González/Transtechnics




Principios de la naturaleza.

El fractal infinito


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 Pedro González Enseñat

 Puerto de Andratx



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