Gli alginati, biomateriali di origine naturale, stanno ottenendo un ampio utilizzo nella ricerca scientifica e nell’ingegneria biomedica grazie alle loro caratteristiche che includono biocompatibilità, bassa tossicità, costo accessibile e facilità di gelificazione.
Origini Naturali degli Alginati
Indice Articolo
Gli alginati sono polimeri anionici estratti principalmente da alghe brune come la Laminaria hyperborea, la Laminaria digitata e altre, tramite un processo che implica l’uso di soluzioni acquose alcaline per l’estrazione.
Processo di Estrazione degli Alginati
Dopo l’estrazione, gli alginati vengono precipitati aggiungendo cloruro di sodio o calcio al filtrato. Successivamente, attraverso un trattamento con acido cloridrico diluito, è possibile trasformare i sali in acido alginico. Questo processo porta alla produzione di alginato di sodio, un idrogel solubile in acqua, ampiamente utilizzato.
Formazione del Gel di Alginati
Mediante l’aggiunta di cationi bivalenti come calcio e magnesio, gli alginati formano reticoli ionici, noti come gel, che stabilizzano il polimero.
Struttura Molecolare degli Alginati
Gli alginati sono composti da acido d-mannuronico e acido l-guluronico, derivati da monosaccaridi dell’acido uronico. La struttura a blocchi omopolimerici degli alginati può variare a seconda della fonte naturale.
Proprietà e Caratteristiche degli Alginati
Le proprietà degli alginati, come la massa molecolare, indice di polidispersità e viscosità intrinseca, influenzano la loro capacità di gelificare in presenza di diversi ioni. La struttura degli alginati può essere analizzata tramite tecniche come la Risonanza Magnetica Nucleare (NMR).
Solubilità degli Alginati
Gli alginati presentano diverse solubilità che dipendono dalla loro struttura molecolare e dalla presenza di ioni specifici. Queste caratteristiche sono fondamentali per le applicazioni degli alginati nell’ambito scientifico e biomedico.
Gli alginati sono polimeri naturali derivati dalle alghe brune, noti per la loro capacità di assorbire grandi quantità di acqua. Questa caratteristica è dovuta alla presenza di un ione carbossilato terminale nelle loro molecole, il che permette loro di legarsi a cationi bi- o trivalenti e formare alginati poco solubili.
Tuttavia, la capacità di assorbire acqua è notevole, fino a 200-300 volte il loro peso, causando un gonfiore che porta alla formazione di un idrogel di consistenza pastosa. La formazione di gel degli alginati avviene in modo differente rispetto ad altri polisaccaridi come la gelatina o l’agar. Gli alginati possono formare gel indipendentemente dalle variazioni di temperatura. Quando sono in soluzione, gli alginati creano liquidi pseudoplastici, la cui viscosità varia in base allo sforzo di taglio applicato.
Le proprietà addensanti degli alginati sono principalmente legate alla loro massa molecolare, indipendentemente dalla loro origine. La formazione del gel di alginato dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di alginato utilizzato, il grado di conversione in alginato di calcio, la fonte degli ioni calcio e i metodi di preparazione. In presenza di cationi bivalenti come il calcio, si verifica un’interazione intensa tra gli ioni e i gruppi carbossilato degli alginati, creando un reticolo tridimensionale insolubile in acqua e irreversibile termicamente.
Gli alginati, grazie alle loro proprietà come biodegradabilità e non tossicità, trovano applicazione in diversi settori come l’industria alimentare, farmaceutica, cosmetica, tessile, della saldatura e dell’alimentazione animale. Ad esempio, nell’industria alimentare vengono usati come addensanti, agenti di legame per l’acqua e formatori di film. Nel settore medico, gli alginati sono impiegati in ingegneria tissutale, trapianti di cellule e sostituzione di organi. Nei cosmetici, gli alginati aiutano a trattenere il colore del trucco sulle labbra e aumentare l’efficacia delle creme per il viso e delle lozioni idratanti per il corpo.
