MXPA06010712A - Composiciones y peliculas comprendidas de queratina de plumas de aves. - Google Patents

Abstract

Una composicion adecuada para hacer peliculas, en donde la composicion contiene queratina obtenida de plumas de aves, y cuando menos un plastificante que contiene OH. Peliculas basadas en proteina que contienen cuando menos una proteina y cuando menos un plastificante que contiene OH, en donde la proteina es una proteina cuyo valor PE es > 2.5 en donde PE = (S+T+Y)/C, en donde PE es la eficiencia plastificante, y en donde S, T, Y, y C son los aminoacidos de serina, treonina, tirosina, y cisteina, respectivamente, en la proteina. De preferencia, la proteina es queratina obtenida de plumas de aves.

Description

COMPOSICIONES Y PELÍC ULAS COMPRENDIDAS DE QUERAT1NA DE PLU MAS DE AVES Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente Invención se refiere a una composición adecuada para hacer pel ículas, en donde la composición contiene queratina obtenida de plumas de aves y cuando menos un plastificante que contiene OH . La presente invención también se refiere a películas basadas en proteína que contienen cuando menos una proteína y cuando menos un plastificante que contiene OH , en donde la proteína es una proteína cuyo valor PE es >. 2.5, en donde PE = (S+T+Y)/C, en donde PE es la eficiencia plastificante, y en donde S, T, Y, y C son los aminoácidos de serina, treonlna, tirosina, y cisteína, respectivamente, en la proteína. Descripción de la Técnica Anterior Ha habido mucho interés reciente en el desarrollo de materiales biopoliméricos para muchas aplicaciones diferentes. Los biopol ímeros, ya sea naturales o sintéticos, son biocompatibles, y por consiguiente, son apropiados para las aplicaciones biomédicas, tales como el implante o el suministro de fármacos. En adición, los biopolímeros se están considerando como alternativas para los polímeros sintéticos del consumidor, debido a que los biopolímeros son biodegradables o adecuados para el medio ambiente. Los biopolímeros de recursos sostenibles tendrían una ventaja distinta sobre los polímeros derivados del petróleo en este aspecto. Los biopolímeros derivados naturalmente, tales como gelatina, proteínas de sem illa d e soya y de trigo, y proteínas de girasol, se han procesado en películas empleand o una variedad de técnicas. Estas técnicas Incluyen películas vaciadas con solvente, así como películas térm icamente procesadas. El vaciado con solvente es tedioso , y si los solventes son volátiles, afectarían al propósito de lo adecuado para el medio am biente. El procesam iento térmico es m ás simple y es el método que se utiliza actualmente en la industria. Si se van a utilizar los biopolímeros de recursos sostenibles comercialmente, los biopolímeros se tienen que procesar a través de métodos de procesamiento preferidos. Llega a ser im perativo identificar los biopolímeros a partir de los recursos sostenibles que se puedan procesar fácilmente em pleando la tecnolog ía d isponible. La queratina es una proteína biológicamente im portante, debido a que com prende la mayor parte de las capas externas de los animales. La queratina se puede encontrar en el pelo, en las uñas, en la epiderm is, en las pezuñas, en los cuernos, y en las plum as (Vincent, J . , Structural Biomaterials, Princeton U niversity Press, 1 990) . La queratina es una proteína única, debido a que contiene una g ran cantidad de cisteína en relación con otras proteínas (Fraser, R . D . B . , y colaboradores, Keratins: Their Composition, Structure, and Bíosynthesis, Charles C. Thomas Publisher, 1972, página 31 ). La cisteína es un aminoácido que contiene azufre, y puede formar enlaces de azufre-azufre (S-S) o "reticulación" con otras moléculas de cisteína intra- ó inter-moleculares. Las reticulaciones m ás las otras características estructurales de la proteína, com o la cristalinidad y el enlace de hidrógeno, dan a la queratina propiedades físicas muy altas (Fraser, R. D. B. , y T. P. acRae, M olecular structure and mechanical properties of keratins, Sym posia of the Society for Experimental Biology, N úmero XLIV: The Mechanical Properties of Biological Materials, Cambridge U niversity Press, 1 980 , páginas 21 1 -246). La cantidad de cisteína varía dependiendo de la fuente de la queratina. La queratina de lana contiene aproximadamente el 15 por ciento de cisteína, mientras que la queratina de plumas contiene aproximadamente el 7 por ciento de cisteína (Fraser, R. D . B . , y colaborad ores, 1 972; K. M . Arai, K. M . , y colaboradores, Eur. J. Biochem., 132: 501 (1983)). Es difícil procesar térmicamente la queratina natural , debido a las reticulaciones permanentes. La queratina se debe reducir (es decir, se deben romper los enlaces covalentes de azufre-azufre), para obtener una fracción soluble para su procesamiento adicional. Existen muchas técnicas para reducir la queratina (Schrooyen, P. M . ., y colaboradores., J. Agrie. Food Chem., 48:4326-4334 (2000)). La hidrólisis con ácido y álcali, el tratamiento alcalino con sulfuro de sodio, el tratamiento enzimático, y el tratamiento con hidróxido de amonio-cobre, darán como resultado la reducción de S-S y el rompimiento del enlace peptídico. La reducción del azufre-azufre es una ventaja, pero el rompimiento del enlace peptídico es una desventaja. La sulfitólisis con ácido perfórmico, y el uso de tioles en soluciones de urea concentradas a un pH alcalino, reducirán selectivamente los enlaces S-S sin el rompimiento del enlace peptídico. La técnica de tiol parece ser el método actualmente preferido , debido a que se pueden volver a formar fácilmente los enlaces S-S después del procesamiento (Schrooyen , P. M . M ., y colaboradores, J. Agrie. Food Chem. , 49:221 -230 (2001 )). Sin embargo, la reducción requiere de múltiples pasos de tratamiento químico, de suficiente tiempo para la reacción, y del procesamiento subsecuente para eliminar los productos químicos utilizados para el tratamiento. Por consiguiente, la reducción de inclusive pequeñas cantidades de queratina requiere desde horas hasta días. Hemos encontrado que el tratamiento de la queratina natural (por ejemplo, a partir del cañón y la fibra de la pluma) con compuestos que contengan OH (por ejemplo , glicerol) , sorprendentemente permite que se comprima la proteína tratada en películas a temperaturas de procesamiento típicas de los polímeros. Se forman fácilmente películas relativamente transparentes y cohesivas. No se utilizan agentes de reducción u oxidación en el proceso. Breve Descripción de la Invención La presente invención se refiere a una composición adecuada para hacer películas, en donde la composición contiene queratina obtenida de plumas de aves y cuando menos un plastificante que contiene OH . La presente invención también se refiere a películas basadas en proteína que contienen cuando menos una proteína y cuando menos un plastificante que contiene O H , en donde la proteína es una proteína cuyo valor P E es >. 2.5, en donde P E = (S+T+Y)/C , en donde PE es la eficiencia plastificante, y en donde S , T, Y, y C son los aminoácidos de serina, treonina, tirosina, y cisteína, respectivam ente, en la proteína. De preferencia , la proteína es queratina obtenida de plumas de aves. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 muestra el efecto del tiempo de compresión sobre el módulo elástico para las películas hechas de 50:50 por ciento en peso de queratina:glicerol, con fibras de 0.0053 centímetros y de 0.2 centímetros de largo comprimidas a 1 80°C y a 88, 964 N (la velocidad de la prueba fue de 12.7 centímetros/minuto). La Figura 2 muestra el efecto del tiempo de compresión sobre el punto de rompimiento para las pel ículas hechas de 50:50 por ciento en peso de queratina:glicerol, con fibras de 0.0053 centímetros y de 0.2 centímetros de largo comprimidas a 1 60°C y a 88,964 N (la velocidad de la prueba fue de 12.7 centímetros/minuto).

La Figura 3 muestra los resultados de DSC para las películas de fibra de pluma de 0.0053 centímetros de queratina.glicerol, y para la queratina virgen. La Figura 4 muestra el efecto de la concentración de glicerol sobre las películas hechas de fibra de pluma de queratina de 0.0053 centímetros de largo (la velocidad de la prueba es de 2.54 centímetros/minuto) .

La Figura 5 m uestra la masa de la película normalizada como una función del tiem po (periódicamente se lim piaron las superficies de la película y se pesaron, mostrando pérdida de glicerol y absorción de agua). La Fig ura 6 m uestra el efecto del tratam iento de película sobre las películas de 50:50 por ciento en peso hechas de fibra de pluma de queratina de 0.0053 centímetros de largo y glicerol (la velocidad de la prueba es de 2.54 centímetros/minuto) . La Fig ura 7 muestra la eficiencia plastificante de las queratinas. Descripción Detallada de la Invención El tratamiento de proteínas, tales como queratina de aves (por ejemplo, del cañón y la fibra de la pluma) con compuestos que contienen OH (por ejemplo, glicerol), sorprendentemente permite que la proteína tratada se comprima en películas a temperaturas de procesamiento típicas de los polímeros. Se forman fácilmente películas relativamente transparentes y cohesivas. No se utilizan reducción ni oxidación en el proceso. Cada año, la industria de aves de corral de los Estados Unidos desecha aproximadamente 1 .8 miles de millones de kilogramos de plumas de pollo (Parkinson, G. , Chem. Eng. , 105(3): 21 (1998)). En adición a las plumas, el desecho de las plumas contiene grasa, agua, y proteína soluble. Algo del desecho se puede pasar por autoclave y regresar a un alimento para animales de bajo valor; el resto se debe desechar, y por lo tanto, crea un gran problema de desecho para la industria de aves de corral. La queratina de plumas, que se puede utilizar en la presente invención, se obtiene en general a partir del desecho de plumas de aves de corral, y se puede utilizar después de una limpieza mínima para remover las grasas solubles y la sangre, con el objeto de minimizar cualesquiera efectos adversos durante el procesamiento térmico de la proteína. El procesamiento térmico procede a temperaturas concurrentes con los procedimientos de autoclave típicos de los hospitales, de tal manera que se aniquilan todas las bacterias de las plumas, independientemente del proceso de limpieza. Se pueden utilizar plumas de cualquier especie de ave (por ejemplo, pollos, pavos). La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,705,030 describe un proceso para limpiar de una manera eficiente y efectiva por el costo el desecho de plumas con el fin de obtener plumas puras. El proceso puede separar adicionalmente la pluma en las fracciones de fibra y cañón. La queratina de pluma utilizada en la presente invención se puede obtener empleando el proceso descrito en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,705,030. La fibra de la pluma de queratina se puede limpiar y separar de la fracción del cañón empleando el método descrito en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,705,030, el cual comprende cinco pasos básicos: recolectar las plumas en bruto, lavar las plumas en un solvente orgánico soluble en agua, secar las plumas, remover la fibra de los cañones, y recolectar la fibra y las fracciones de cañón (sin embargo, se pueden emplear otros métodos de limpieza en la presente, siempre que cualquier material residual del proceso de limpieza no interfiera con el procesamiento de las películas). La fibra de pluma generalmente tiene un diámetro macroscópico uniforme de aproximadamente 0.0005 centímetros. Sé pueden hacer fibras de aproximadamente 0.02 centímetros o más de longitud (por ejemplo, de aproximadamente 0.02 a aproximadamente 1 centímetro) moliendo la fibra de la pluma utilizando un molino centrífugo Retsch ZM 1000. La velocidad giratoria del instrumento es de 15,000 revoluciones por minuto, y contiene una retroalimentación del par de torsión, con el fin de no alimentar demasiado material y sobrecargar el motor. La fibra se alimenta lentamente para evitar una sobrecarga del motor, y para minimizar el calentamiento por fricción del instrumento y de la fibra. Se pueden hacer longitudes de fibra más pequeñas de aproximadamente 0.02 centímetros, moliendo la fibra en un molino de bolas Retsch PM 400. La fibra de pluma se carga en los recipientes de molienda de acero inoxidable de 500 mililitros, de tal manera que ocupe aproximadamente una cuarta parte del volumen. Los medios de molienda son cuatro esferas de acero inoxidable de 4 centímetros para un total de 1,132 gramos de medio de molienda. La molienda procede a 200 revoluciones por minuto durante 30 minutos. Cada fracción molida se tamiza en un molino Vibratorio Retsch AS 2000. Para lograr una buena separación, se utilizan perlas de vidrio de 1.0 centímetros como auxiliares de tamización, con el fin de ayudar al proceso de separación. La tamización se presenta a una frecuencia constante concurrente con la salida de corriente alterna, pero se pueden variar la amplitud y el tiempo. El material se carga en el tam iz superior de la pila. La pila de tam ización contiene 8 tamices con tamaños de orificios de 0.0710 centímetros a 0.0038 centímetros. La tam ización a una am plitud de 1 .0 (escala arbitraria del instrumento) durante 60 minutos, separa efectivamente los "finos" de la longitud de fibra promedio deseada. La porción de fibra de la pluma , así como el cañón , consisten prim ordialmente en la proteína q ueratina. Aunq ue am bas porciones de la pluma están hechas de queratina, cada una tiene propiedades únicas. La fibra de pluma de q ueratina y el m aterial de cañón interno, son el 45 por ciento de hélice-a, el 38 por ciento de hoja-ß, y el 21 por ciento de estructuras de proteína aleatorias (desordenadas). La estructura helicoidal-a contiene importantes enlaces de hidrógeno intra-moleculares entre los grupos amida y carbonilo en la estructura base de la proteína. La estructura de la hoja-ß contiene importantes enlaces de hidrógeno ¡nter-cadena, entre los grupos amida y carbonilo, en la estructura base de la proteína. El enlace de hidrógeno se puede correlacionar con el agua enlazada en la estructura de la proteína. Las hélices pueden empacarse juntas para formar cristales. La estructura semi-cristalina y reticulada de la fibra de pluma de queratina, da como resultado un polímero con un módulo elástico relativamente alto de aproximadamente 3.4 a 5 GPa. El cañón externo contiene el 50 por ciento de hélice-a con el 20 por ciento de hoja-ß, y el resto de estructuras desordenadas. La calorimetría de exploración diferencial (DS C) m uestra que el cañón externo tiene una tem peratura de fusión cristalina de aproxim adamente 230°C , m ientras que la fibra de la pluma y el cañón interno tienen una tem peratura de fusión de aproxim ad amente 240°C. Los plastificantes que se pueden utilizar con la queratina de plum a incluyen etileng licol ((C H2OH)2), propilenglicol (CH3OHCHOHCH2OH), glicerol ((CH2OH)2CHOH) , sorbitol ((CH2OH)2(CHOH)4) , y alcohol vinílico ((HCOHCH2)n) , en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 (por ejemplo, 1 -100; de preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 (por ejemplo, 1 -10)) . El agua no funciona muy bien como un plastificante en el procesamiento térmico arriba de 100°C, debido a que se evapora. El etilengllcol , el propilenglicol, y el glicerol, son todos plastificantes líquidos a las temperaturas de procesamiento utilizadas en la presente. El sorbitol se funde a aproximadamente 100°C, y se puede utilizar como un plastlficante a temperaturas mayores de aproximadamente 1 00°C. Sin embargo, el sorbitol se puede poner en solución acuosa, o en solución con uno de los otros plastificantes líquidos, y se puede utilizar para producir películas a partir de la proteína; de una manera similar, los plastificantes hidrofílicos de más alto peso molecular, como el alcohol vinílico ((HCOHCH2)n) , en donde n es de aproximadamente 1 0 a aproximadamente 100, también se pueden poner en solución acuosa, o en una solución con uno de los otros plastificantes líquidos, para producir una película a partir de la proteína.

En la presencia del plastificante de bajo peso molecular (por ejem plo, glicerol) exclusivamente, la cantidad de queratina es de cuando menos aproximadamente el 50 por ciento (por ejemplo, cuando menos el 50%) por peso o por volumen , debido a que cualqu ier cosa menos no creará una película cohesiva durante el procesamiento; por consiguiente, la cantidad de plastificante es de aproxim adamente el 1 a aproximadamente el 50 por ciento (por ejem plo, del 1 al 50 por ciento) , y la queratina es de aproxim adamente el 50 por ciento a aproximadamente el 99 por ciento (por ejem plo, del 50 por ciento al 99 por ciento) . Por consig uiente, cuando una película está com prendida enteramente de queratina y plastificante de bajo peso molecular (por ejemplo, glicerol, etileng licol, propileng licol, etc.), la cantidad de queratina puede variar desde aproximadamente el 50 por ciento hasta aproxim adamente el 70 por ciento (por ejem plo, del 50 al 70 por ciento), con el objeto de producir una película m uy flexible; la cantidad de q ueratina puede variar desde aproxim adamente el 71 por ciento hasta aproxim adamente el 80 por ciento (por ejem plo, del 71 al 80 por ciento) con el objeto de producir una película moderadamente flexible; o la cantidad de queratina puede variar desde aproximadam ente el 81 por ciento hasta aproxim adamente el 99 por ciento (por ejem plo , del 81 al 99 por ciento) con el objeto de producir una película rígida. Después de colocarse en un medio am biente en donde haya agua presente (por ejem plo, en un cam po agrícola), el intercambio de agua/plastificante hará que se difunda hacia afuera de la película el plastificante de bajo peso molecular, y que sea reem plazado por ag ua. Por consiguiente, las películas m uy flexibles o m oderadam ente flexibles cam biarán hasta películas rígidas a través del tiem po ; eventualmente, la película rígida se puede romper por la tensión ambiental (por ejemplo, viento y lluvia), y se degradará en el medio am biente (por ejem plo, en la tierra). S i la película está com puesta de q ueratina, plastificante de alto peso molecular (por ejemplo, alcohol vinílico ((HCOHCH2)n) , en donde n es de aproximadamente 1 0 a aproximadamente 1 00), y plastificante de bajo peso molecular (por ejemplo, glicerol), entonces la cantidad relativa de cada componente puede variar dependiendo de la aplicación. Para las películas flexibles, la cantidad de plastificante de bajo peso molecular (por ejemplo, glicerol) puede ser de aproximadamente el 31 por ciento a aproximadamente el 50 por ciento (por ejemplo, del 31 al 50 por ciento), con el objeto de mantener la flexibilidad, siendo el resto una combinación de queratina y plastificante de alto peso molecular (por ejemplo, alcohol vinílico, en donde n es de aproximadamente 1 0 a aproximadamente 40). Para las películas moderadamente flexibles, la cantidad de plastificante de bajo peso molecular (por ejemplo, glicerol) debe ser de aproximadamente el 21 por ciento a aproximadamente el 30 por ciento (por ejemplo, del 21 al 30 por ciento), siendo el resto una combinación dé queratina y plastificante de alto peso molecular (por ejemplo, alcohol vinílico, en donde n es de aproximadamente 41 a aproximadamente 80). Para las películas rígidas, la cantidad de plastificante de bajo peso molecular (por ejemplo, glicerol) debe ser de aproxim ad amente el 2 por ciento a aproxim adamente el 20 por ciento (por ejemplo, del 0 al 20 por ciento) , siendo el resto queratina y plastificante de alto peso m olecular (por ejem plo, alcohol vinílico, en donde n es de aproximadamente 81 a aproximadamente 100 ó más). Dependiendo de las condiciones del procesamiento térmico, el material rígido puede tener que hacerse con más glicerol , y entonces se tiene que extraer el glicerol para obtener una película con casi nada de glicerol y en su mayor parte de queratina y plastificante de alto peso molecular. La temperatura de procesamiento de la queratina de pluma y el plastificante es en general de aproximadamente 100°C a aproximadamente 1 80°C (por ejemplo, de 100°C a 180°C). Los tiempos de procesamiento variarán con la temperatura, y se determinan fácilmente. Las películas se pueden procesar de aproximadamente 1 60°C a aproximadamente 1 80°C (por ejemplo, de 160°C a 180°C) durante hasta aproximadamente 10 minutos, aunque la degradación de la proteína puede llegar a ser un problema después de eso; en general, a estas temperaturas más altas, el tiempo de procesamiento puede ser de aproximadamente 2 minutos o menos. Las películas se pueden procesar de aproximadamente 1 00°C a aproximadamente 140°C (por ejemplo, de 100°C a 140°C) durante aproximadamente 6 minutos o más (por ejemplo, 10 minutos), para obtener pel ículas cohesivas, y para no obtener ninguna degradación de la proteína. Puede haber una ventaja para el procesamiento a temperaturas más bajas, debido a que es evidente alguna degradación de proteína y alguna pérdida de plastificante a las temperaturas más altas, aunque ambas son pequeñas. Para un procesamiento óptimo, una temperatura de entre aproximadamente 160°C y aproximadamente 180°C (por ejemplo, de 160°C a 180°C) durante varios minutos, minimizaría tanto el tiempo del proceso como el costo del procesamiento. Se pueden combinar mezclas de queratina/plastificante en una extrusora, y luego se procesan en productos en un dado de extrusora, o se moldean por compresión o se moldean por inyección para obtener productos adecuados. Se pueden emplear los procesos que son bien conocidos en este campo para fabricar las películas descritas en la presente. Se pueden preparar artículos moldeados a partir de las composiciones y películas descritas en la presente, utilizando los métodos y equipos conocidos en la materia. En otro aspecto de la invención, si una proteína que contenga cisteína (queratina de ave) satisface el requerimiento de PE >.2.5, en donde PE = (S + T+Y)/C, entonces se puede plastificar y procesar térmicamente (en donde PE es la eficiencia plastificante; en donde S, T, Y, y C son los aminoácidos de serina, treonina, tirosina, y cisteína, respectivamente, en la proteína). La serina, treonina, y tirosina son aminoácidos que contienen -OH, y se pueden plastificar mediante plastificantes que contengan -OH. PE denota el número de sitios móviles (es decir, S, T, e Y) en la molécula de la proteína en relación con los sitios inmóviles (es decir, C) en la molécula de la proteína; en otras palabras, los sitios S , T, e Y en la molécula pueden difundirse, m ientras q ue los sitios C no lo pueden . Durante el procesamiento, los sitios móviles se difunden y se entretejen ("se enred an") con otros sitios móviles de otras m oléculas, lo cual proporciona el m ecanismo para obtener películas cohesivas. En las proteínas, el am inoácido cisteína contiene azufre, que se puede enlazar fácilmente con otros azufres de otras cisteínas, para crear enlaces de azufre-azufre. Cuando las otras cisteínas están sobre la m ism a molécula, entonces se form an enlaces intra-moleculares; cuando las otras cisteínas están sobre otra m olécula, entonces se forman en laces inter-moleculares. En la actualidad , no hay una cantidad suficiente de evidencia para sugerir cuá?to de cada enlace intra- ó ¡nter-molecular está presente; por consiguiente, no es posible sim plemente correlacionar la cantidad total de C para procesabilidad . S in em bargo, es posible correlacionar la cantidad total de C para la procesabilidad , si se utiliza la fórmula de P E descrita en la presente. Los enlaces de azufre-azufre intermoleculares se conocen como reticulaciones (tradicionalmente, las reticulaciones son enlaces covalentes entre las m oléculas vecinas de acuerdo con la teoría de la elasticidad del h ule) . En la actualidad , es difícil determinar el grado de reticulación (es decir, la cantidad de enlaces de azufre-azufre inter- e intramoleculares). De este m odo , como una primera aproximación , actualm ente se asu me que el contenido de cisteína representa el g rado de reticulación (es decir, todos los enlaces de azufre-azufre son inter-moleculares). S in embargo, aunq ue se podría asum ir q ue la cantidad de cisteína es suficiente para clasificar una proteína como térm icamente procesable contra la que no es térm icamente procesable, no es esto riguroso en el sentido de q ue algun as proteínas contienen cantidades m ás altas de cisteína que otras proteínas, pero que todavía se pueden procesar. Esto se debe al contenido más alto de -O H . Por ejemplo, la queratina de pluma tiene el 7.3 por ciento de cisteína, y la lana baja en S tiene el 6.8 por ciento en peso de cisteína. La queratina de pluma se puede procesar debido a q ue contiene S+T+Y = 21 .9 para un P E de 3, mientras que la lana baja en S n o se puede procesar debido a que contiene S+T+Y = 16.0 para un PE de 2.4. La Fig ura 7 m uestra u n estudio prelim inar de q ueratinas q ue contienen cisteína procesables contra no procesables, empleando la fórmula de P E . En la presente invención, de preferencia la proteína no se obtiene de la leche, y más preferiblemente la proteína no es proteína de suero. Los plastificantes q ue se pueden utilizar con las proteínas incluyen etilenglicol ((CH2OH)2), propilengllcol (CH3OHCHOHCH2OH), glicerol ((CH2OH)2CHOH), sorbitol ((CH2OH)2(CHOH)4), y alcohol vinílico ((HCOHCH2)n) , en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 1 00 (por ejemplo, de 1 a 1 00; de preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 (por ejemplo, de 1 a 10)). El agua no funciona muy bien como un plastificante en el procesamiento térmico arriba de 100°C, debido a que se evapora. El etilenglicol, el propilenglicol, y el glicerol, son todos plastificantes líquidos a las tem peraturas de procesam iento utilizadas en la presente. El sorbitol se funde a aproximadamente 1 00°C, y se puede utilizar como un plastificante a tem peraturas m ayores de aproxim adamente 1 00°C . S in em bargo, el sorbitol se puede poner en una solución acuosa, o en una solución con uno de los otros plastificantes líquid os, y se puede utilizar para producir películas a partir de la proteína. Cuando el plastificante es agua , se puede form ar una película, pero la mayor parte del agua se evapora a altas temperaturas, y la película es quebradiza. Cuando los plastificantes son etilenglicol, propileng licol, o glicerol, perm anecen empotrados en la estructura de la proteína , y producen películas m uy flexibles. A través del tiem po, cualquier cantidad de plastificante arriba de un contenido de (S+T+Y) , se difundirá hacia afuera de la película; esto se debe a que el plastificante forma enlaces de hidrógeno con la proteína, y cualquier exceso de plastificante es libre de difundirse hacia afuera. En la presencia de ag ua, el plastificante eventualmente se difundirá hacia afuera , dependiendo del peso molecular del plastificante, y puede ser reem plazado por agua en la estructura de la proteína. La flexibilidad de las películas se perderá, y llegarán a ser quebradizas. Se han utilizando etileng licol, propilenglicol, y glicerol para procesar térm icamente las películas cohesivas con hasta' el 50 por ciento en peso de plastificante; sin embargo, con la queratina de plumas, cualquier cosa arriba del 21 .9 por ciento en peso de plastificante, se difunde hacia afuera a través del tiem po, debido a que el contenido de S + T+Y+ de la queratina de pluma es del 219 por ciento. En términos generales, la cantidad de plastificante utilizada es <_ el contenido de S+T+Y de la proteína. Es posible modificar las proteínas con plastificantes sólidos en solución con agua o con otro plastificante líquido. Los plastificantes sólidos incluyen sorbitol, poli-alcohol vinílico, o polímeros de etilenglicol (PEG) o propilenglicol (PPG). La fase líquida sirve para aumentar la difusión, de modo que la molécula de plastificante grande puede formar enlace de hidrógeno con los grupos S, T, e Y, y entonces se difundirá hacia afuera el líquido. Lo que queda es una película con propiedades más duras, dependiendo del peso molecular del plastificante (el cual es importante si se desea tener grandes tiempos de difusión (de meses a años) del plastificante con el fin de mantener las propiedades físicas a través del tiempo de vida de las películas que se expondrán al agua). Hasta la fecha, solamente se han utilizado pequeñas cantidades de plastificante de alto peso molecular, debido a que es el porcentaje molar, y no el porcentaje en peso, el que es importante en la modificación de la proteína. De modo que mientras más alto sea el peso molecular, menos plastificante en peso se necesitará para el enlace de hidrógeno con los grupos -OH en la proteína. Se podrían hacer mezclas de PPG, PVA, y PEG con cualquier fracción en relación con la proteína para hacer películas con PPG, PVA, y PEG hasta contenidos muy altos de plastificante. Las películas de la presente invención también se pueden utilizar para hacer empaques de alimentos. La queratina de plumas es insoluble en agua debido al contenido de cisteína. Se anticipa que la mezcla de plastificante (por ejem plo, glicerol)/proteína (queratina de pluma) será adecuada para hacer películas de pajote que duren aproximadamente 6 meses una vez en el campo. U na mezcla de 60:40 en peso de queratina de pluma:gIiceroI, hará una película m uy fácilmente procesable y m uy flexible. Entonces está película se puede poner en el campo para suprimir el crecim iento de hierbas d urante la tem porada de cultivo. A diferencia de las películas de pajote de polietileno, que necesitan recolectarse al final de la temporada de cultivo, las películas basadas en proteína descritas en la presente se degradarán lentamente, y no se tendrán q ue recolectar. E l costo ligeramente m ás alto de las películas basadas en proteína es más que com pensado por la falta de costo de mano de obra para recolectarlo del cam po, haciéndola de esta manera altamente com petitiva con el estado actual de la técnica. A corto plazo, el exceso de glicerol empezará a difundirse hacia afuera de la película de pajote durante el alm acenam iento, y puede contin uar una vez que se coloque en el cam po. Aunq ue el exceso de glicerol puede ayudar al procesam iento, las películas sig uen siendo m uy flexibles, inclusive con el 21 .9 por ciento de plastificante enlazado con hidrógeno en la estructura de la proteína. U na vez en el cam po, el 21 .9 por ciento del plastificante de glicerol em pezará lentamente a intercam biarse con el agua del medio ambiente. La película necesita diseñarse de tal m anera que este proceso dure aproximadamente 6 meses. Si el agua se intercambia demasiado rápidamente con el glicerol, se necesita utilizar un plastificante de más alto peso molecular para hacer más lenta la difusión. Una vez que se intercambia el agua del plastificante en la estructura de la proteína, la película se hará quebradiza y empezará a agrietarse bajo la tensión ambiental, tal como el viento, la lluvia, etc. Cuando se cambia el campo para la siguiente temporada de plantación, las películas se romperán fácilmente y se incorporarán en la tierra. Las proteínas se degradan cuando las atacas las enzimas, y las enzimas que degradan la queratina se presentan naturalmente en el medio ambiente. Las proteínas contienen grandes cantidades de nitrógeno, y por consiguiente, tienen el beneficio adicional de servir como fuentes de nitrógeno, o como fertilizante, para la tierra, debido a que se degradan enzimáticamente. Con las películas basadas en proteína descritas en la presente, se puede incorporar un herbicida, tal como 2,4-dicloro-fenoxi-acético, en la fase de plastificante, de tal manera que la película contendrá el herbicida una vez procesada. Una vez en el campo, el herbicida se difundirá en la tierra junto con el plastificante que se está difundiendo. A menos que se definan de otra manera, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente tienen el mismo significado que es entendido comúnmente por un experto ordinario en la materia a la que pertenece la invención. Aunque se pueden emplear cualesquiera métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente en la práctica o en la prueba de la presente invención , ahora se describen los métodos y m ateriales preferidos. Los sig uientes Ejem plos se pretenden solamente para ilustrar adicionalmente la invención , y no pretenden limitar el alcance de la invención como es definido por las reivindicaciones. Ejemplos Queratina de pluma: La fibra de pluma de queratina se obtuvo en Featherfiber® Corporation (Nixa, MO). La fibra de pluma de queratina se limpió y se separó de la fracción del cañón de acuerdo con un proceso descrito en la Patente dé los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,705,030. La fibra de pluma era semi-cristalina, y tenía un diámetro constante de aproximadamente 0.0005 centímetros. La densidad de la fibra de pluma se determinó desplazando un volumen y peso conocido de etanol con una cantidad equivalente de fibra. Se obtuvo un valor de densidad de 0.89 gramos/centímetro cúbico. Se obtuvo una fracción mixta de fibra de pluma/cañón en Featherfiber® Corporation. El cañón externo se separó del cañón interno y de la fibra de pluma mediante molienda en un molino de bolas. Se colocaron 10 gramos de fibra de pluma/cañón mezclados en un recipiente de molienda de acero inoxidable de 500 mililitros. Se colocaron 28 bolas de acero inoxidable de 2 centímetros en el recipiente también. Luego se molió el material de pluma a 200 revoluciones por minuto durante 25 minutos. Entonces el material resultante se tamizó manualmente durante 15 minutos a través de una pila de tamización con tamaños de orificios de 0.1 centímetros a 0.0038 centímetros. La inspección visual reveló que la fracción >1 milímetro era del cañón externo, mientras que las otras fracciones eran mezclas de fibra de pluma y cañón. La calorimetría de exploración diferencial (DSC) confirmó que las fracciones más grandes eran primordialmente del cañón externo, mientras que las fracciones más pequeñas eran primordialmente de fibra de pluma y del cañón interno. Solamente se utilizó la fracción de >1 milímetro para la experimentación adicional. Se hicieron fibras de pluma de 0.2 centímetros de longitud, moliendo en un molino centrífugo Retsch ZM 1000. La velocidad de rotación del instrumento fue de 15,000 revolucione por minuto, y contenía una retroalimentación de par de torsión, para no alimentar demasiado material y sobrecargar el motor. La fibra se alimentó lentamente para evitar una sobrecarga del motor y para minimizar el calentamiento por fricción del instrumento y de la fibra. Se hizo fibra de pluma de 0.0053 centímetros de longitud moliendo la fibra en un molino de bolas Retsch PM 400. la fibra de pluma se cargó en los recipientes de molienda de acero inoxidable de 500 mililitros, de tal manera que ocupara aproximadamente una cuarta parte del volumen. Los medios de molienda fueron cuatro esferas de acero inoxidable de 40 milímetros para un total de 1,132 gramos de medio de molienda. La molienda procedió a 200 revoluciones por minuto durante 30 minutos. Esto dio como resultado un "polvo" de fibra de pluma. Cada fracción molida se tamizó manualmente a través de una pila de tamización con tamaños de orificios de 0.1 centímetros a 0.0038 centímetros. La agitación vigorosa de la pila durante más de 15 minutos produjo la fracción de fibra deseada. La fracción utilizada pasa a través del tamiz de 0.0075 centímetros, pero no a través del tamiz de 0.0053 centímetros. Preparación de la película: Se agregó glicerol (densidad = 1.26 gramos/centímetro cúbico) a la queratina, del 15 al 80 por ciento en peso (% en peso). Para las fibras de 2 milímetros, el glicerol se mezcló manualmente. Las fibras eventualmente llegaron a ser "pegajosas". Después de la observación de ia "pegajosidad", el sistema se mezcló manualmente durante 15 minutos. Para las fibras de 0.053 milímetros, la mezcla ocurrió en una cabeza mezcladora Brabender. Primero, las fibras se agregaron a ia cabeza mezcladora, y luego se agregó lentamente el glicerol. La mezcla procedió a 40°C y a 50 revoluciones por minuto durante 40 minutos. El material total ocupó el 70 por ciento del volumen de la mezcladora. La mezcla del sistema de fibra de 0.0053 milímetros/glicerol dio como resultado una "pasta". Los intentos por mezclar el sistema de fibra de 2 milímetros/glicerol en la cabeza mezcladora Brabender, dieron como resultado un acortamiento significativo de la longitud de la fibra. En seguida de la mezcla, cada muestra se emparedó entre lámina de aluminio, y se comprimió en películas en una prensa Carver Press Autofour/30 Modelo 4394 a 160°C, 88,964 N durante 2 a 12 minutos. Luego se removió la película y se dejó enfriar al aire hasta que alcanzó la temperatura ambiente. Como un control, también se comprimió el material de queratina pura bajo las mismas condiciones, pero no dio como resultado una película cohesiva. Se encontró que las muestras mezcladas en la Brabender se comprimían fácilmente en películas cohesivas directamente. Sin embargo, las películas mezcladas manualmente no se comprimieron en películas cohesivas sino hasta aproximadamente 15 horas después, cuando se almacenaron a temperatura ambiente. La colocación de las muestras mezcladas manualmente en un horno por convección a 60°C durante 45 minutos, les permitió comprimirse en películas cohesivas transparentes. Se cortaron muestras para la prueba a partir de las películas utilizando un par de tijeras quirúrgicas. El tamaño de la muestra fue el de la muestra de hueso de perro de ASTM D638 Tipo IV reducida hasta el 75 por ciento de su tamaño recomendado. El grosor de la película varía dependiendo del contenido de glicerol, pero está en el intervalo de 0.016 centímetros para el 15 por ciento de glicerol, hasta 0.016 centímetros para 50 por ciento en peso de glicerol. No es posible comprimir películas cohesivas a partir del material cuando el contenido de glicerol es mayor al 50 por ciento. Prueba mecánica de las películas: La prueba mecánica de las películas de hueso de perro se llevó a cabo inmediatamente después de la preparación de las muestras. Para el estudio sobre el tamaño inicial de la fibra, el tiempo de compresión, y el contenido de glicerol las películas se prueban inmediatamente después de la preparación de las muestras, es decir, dentro de 20 minutos de la compresión de la película. Para el estudio sobre la pérdida de glicerol y la exposición al agua, las muestras se prueban después del tiempo descrito. Se lleva a cabo una prueba de tracción uniaxial utilizando un Sistema de Prueba Com-Ten Industries 95 RC. La distancia entre las pinzas es de 1.9 centímetros, y la velocidad de prueba aplicada es de 2.54 centímetros/minuto, o bien de 12.7 centímetros/minuto. Se prueban un mínimo de tres películas para cada condición. Calorimetría de exploración diferencial de las películas: Se evaluó el efecto del glicerol y del procesamiento térmico utilizando un Calorímetro de Exploración Diferencial (DSC) TA Instruments 910s. Solamente se empleó un ciclo de calentamiento. El análisis de calomerimetría de exploración diferencial procedió desde 30°C hasta 320°C, a una velocidad de calentamiento de 10°C/minuto, de acuerdo con ASTM D 3417. La asignación de los picos y la integración de las áreas pico se llevaron a cabo de acuerdo con ASTM D 3418. Resultados y Discusión: La Figura 1 muestra el efecto del tiempo de compresión sobre el módulo elástico para películas de 50:50 por ciento en peso de fibra de pluma de queratina/glicerol comprimidas a 160°C y a 88,964 N. El módulo E se redujo a medida que se comprimían las películas durante períodos de tiempo más largos. La Figura 2 muestra el efecto del tiempo de compresión sobre el punto de rendimiento de las películas. La tensión al rompimiento, sb, se reduce ligeramente con más altos tiempos de compresión. El aumento del tiempo de compresión aumenta la tracción al rompimiento, eb. En otras palabras, la película llega a ser más dúctil a medida que se comprimen las películas durante períodos de tiempo más largos. Esto es debido a que hay más tiempo para que las porciones móviles de la cadena S, T, e Y, se inter-difundan o se enreden unas con otras. A partir de las Figuras 1 y 2, se puede ver que al comprimir durante más de aproximadamente 7 minutos, para las películas hechas a partir de longitudes iniciales de fibra de 0.2 centímetros de largo, no se afectarán apreciablemente las propiedades de la película. De la misma manera, al comprimir las películas con una longitud de fibra inicial de 0.0053 centímetros durante más de aproximadamente 4 minutos, no aumentarán apreciablemente las propiedades de la película. Las películas hechas de fibra de pluma de queratina de 0.2 centímetros de largo tienen valores mayores de tensión al rendimiento y módulo elástico que las películas hechas de fibra de pluma de queratina de 0.0053 centímetros de largo. Sin embargo, las películas hechas de fibras más cortas se rompen con una tracción mayor al 100 por ciento. De modo que, el variar la longitud inicial de la fibra en el proceso de fabricación de la película, es una manera de variar las propiedades, por ejemplo, mientras mayor sea la longitud inicial de la fibra, más fuertes y más duras serán las películas, mientras que entre más corta sea la longitud inicial de la fibra, más "duras" y más dúctiles serán las películas. La temperatura de 160°C observada en la calorimetría de exploración diferencial es más alta que aquélla del agua, pero más baja que aquélla del glicerol, indicando que el glicerol muy probablemente hab ía reemplazado al ag ua en la estructura de la proteína. De m odo que no se pierde el glicerol d urante el proceso de com presión . Los datos de propiedades físicas m ostraron esto debido a que, si se perd ía el glicerol, se esperaría q ue las películas llegarán a hacerse más quebradizas. El análisis de calorimetría de exploración diferencial confirm a la persistencia del glicerol en la estructura de la q ueratina. La Figura 3 m uestra la calorimetría de exploración diferencial concurrente para los m ateriales de queratina de 0.053 m ilímetros. Cada cu rva tuvo dos picos, un picó de baja tem peratura asociado con la cantidad de agua enlazada con hidrógeno en la q ueratina (alg unas veces referido com o el pico de desnaturalización), y un pico de temperatura más alta que correspondió a la tem peratura de fusión cristalina de la q ueratina. La Tabla I m uestra la posición del pico de baja tem peratura, Th, el área pico de baja temperatura, ?Qh, el pico de alta temperatura, Tm, y el área pico de alta temperatura, ?Qm. Para las películas que contienen glicerol, el pico de baja temperatura cambió hasta temperaturas más altas, es decir, más altas que la temperatura de desnaturalización de la proteína, lo cual se observa cerca de 100°C. El glicerol tiene un punto de ebullición de aproximadamente 290°C. Esto indicó que el glicerol puede haber reemplazado al agua inter- e intra-molecular en la queratina cristalina, haciendo posible la formación de la película de queratina. Esto no parece ser poco realista, debido a que el agua estaba más probablemente enlazada a los aminoácidos hidrofílicos, en especial serina (Ser), treonina (Thr), y tirosina (Tyr) en la molécula de queratina. El glicerol, una molécula hidrofílica, sería soluble en los mismos sitios hidrofílicos. Se manifestó la mayor diferencia en las propiedades térmicas, en el pico cristalino. El simplemente oprimir el material de fibra de pluma de queratina de 0.0053 centímetros a 160°C, dio como resultado una pérdida del agua enlazada con hidrógeno, y una disminución significativa en el pico cristalino. Apareció un pequeño pico alrededor de 200°C. La adición de glicerol provocó que desapareciera el pico cercano de 200°C, y que se estrechara, es decir, que se hiciera agudo, el pico de fusión cristalina, y aumentara. Los picos de fusión amplio, observados para ninguna o una baja concentración de glicerol, probablemente correspondieron a cristales de diferentes tamaños. El procesamiento con glicerol estrechó la distribución de tamaños de cristal, y aumentó la cristalinidad en la molécula de queratina. Efecto de la concentración de glicerol: La Figura 4 muestra la dependencia de las propiedades físicas de la película en el contenido de glicerol. Las películas se comprimieron a 160°C y a 88,964 N durante 2 minutos. Las películas de queratina se hicieron más dúctiles con la adición de glicerol. Sin embargo, hubo una cantidad limitante de glicerol que se podía agregar. Las películas con el 60 por ciento en peso de glicerol o más, quedaron muy incompletas después de la compresión, es decir, las películas contenían "agujeros". La reducción de la fuerza de compresión o del tiempo no dio como resultado una película cohesiva. Con el 15 por ciento en peso de glicerol, las películas parecieron fracasar en los defectos de la estructura, dando como resultado una tensión más baja en los valores de rompim iento . Los defectos parecieron originarse en la falta de glicerol, debido a que la inspección de estas películas m ostró alg o de material de queratina sin fundir. Cuando el contenido de glicerol fue del 30 por ciento en peso o mayor, algo del glicerol em pezó a difund irse hacia afuera de las películas después de aproximadam ente 12 horas a tem peratura am biente. Pérdida de glicerol: La Figura 5 muestra una gráfica de la masa de las películas de queratina/glicerol como una función del tiempo. E n la Fig ura 5 , la m asa de las películas a través del tiempo, m , se normalizó por la masa original de cada película, m0. Inicialmente, todas las películas ganaron masa inmediatamente después de la compresión (m/m0). Ésta fue una ligera rehidratación de las películas. Para del 0 al 20 por ciento en peso de glicerol, las películas absorbieron aproximadamente el 3 por ciento en peso de agua desde la atmósfera, y alcanzaron el equilibrio. Sin embargo, para contenidos de glicerol del 30 por ciento en peso más altos, el glicerol empezó a difundirse hacia afuera de la películas. Los valores m/mo en un tiempo dado, mostraron la remoción del glicerol desde la superficie de la película al limpiarse. Las curvas teóricamente deberían aproximarse a la masa original de la queratina en la película si se perdiera todo el glicerol. Sin embargo, se retuvo algo del glicerol cuando se detuvo la desorción después de aproximadamente 500 horas, y no se alcanzó el valor limitante de la fracción en peso de queratina.

Las películas con el 30 por ciento en peso de glicerol o m ás, las películas parecieron retener aproximadamente m/m 0 = 0.2-0.3 de glicerol. Por ejemplo, las pel ículas con el 30, 40, y 50 por ciento en peso de glicerol , alcanzaron el equilibrio en m/m0 = 0.91 , 0.82, y 0.78, respectivamente. Esto correspondió a una retención de glicerol de m/m0 = 0.21 , 0.22, y 0.28. Pareció haber una similitud en la dependencia de las propiedades físicas en el contenido de glicerol y en la cantidad de glicerol retenido por las películas. En otras palabras, la adición de más glicerol después de aproximadamente el-30 por ciento en peso no dio como resultado una reducción significativa en el módulo o en la tensión al rendimiento, ni un aumento significativo en la tracción al rendimiento. De la misma manera, la adición de más glicerol de aproximadamente el 20 al 30 por ciento en peso, dio como resultado una pérdida de ese glicerol a través de desorción hacia afuera de la película. La cantidad óptima de gllcerol necesario como un plastificante, pareció ser de aproximadamente el 20 al 30 por ciento en peso. Sin embargo, la utilización de cantidades más alta puede ayudar en el procesamiento térmico al reducir la viscosidad. Los resultados de la calorimetría de exploración diferencial mostrados en la Figura 3 (y en la Tabla I) se llevaron a cabo sobre las películas después de que se había desorbido el glicerol de las películas, es decir, después de que hubieron pasado más de 1 ,000 horas después de comprimirse y de asentarse en condiciones ambientales. Las películas con el 20 al 50 por ciento en peso de glicerol tuvieron un pico de fusión m uy definido , aunque los picos del 30 y del 50 por ciento en peso fueron mayores y más definidos. La q ueratina pura antes de la com presión tuvo un pico de fusión am plio, mientras que las películas con menos del 20 por ciento en peso de glicerol tuvieron un pico de fusión muy superficial y amplio. Las películas con el 20 al 50 por ciento en peso de glicerol también tuvieron un pico de desnaturalización a baja tem peratura bien definido, m ientras q ue este pico fue pequeño o inexistente en las películas com prim idas con menos del 20 por ciento en peso de g licerol. De m odo q ue el análisis térmico también mostró un comportamiento decididamente diferente arriba y debajo de aproximadamente el 20 por ciento en peso de g licerol. La fibra de plum a de q ueratina tiene el 40 por ciento de grupos hidrofílicos y el 60 por ciento de g rupos hidrofóbicos, como se m uestra en la Tabla I I . Los grupos hidrofóbicos e hidrofílicos están uniformemente distribuidos a lo largo de la molécula de queratina de pluma de ave. Por consiguiente, es posible q ue el glicerol se disuelva en las porciones hid rofílicas de la cadena, todo a lo largo de su longitud . El significado del 20 al 30 por ciento en peso máximo de glicerol aceptad o en la estructura de la queratina , puede estar relacionado con la cantidad de serina, treonina, y tirosina, conteniendo cada aminoácido un grupo -OH en la cadena lateral, en la queratina de plum a de pollo. La serina está distribuida m uy uniform emente a lo largo de la molécula de queratina. La queratina de pluma de ave contiene aproxim adamente el 1 7 por ciento de serina, el 4 por ciento de treonina , y el 1 por ciento de tirosina, cuyo 22 por ciento en total es apenas la cantidad de glicerol que fue aceptada en la estructura de queratina. De modo que esto significa q ue el peso del glicerol (wg) aceptado en la estructura de la proteína, dividido entre el peso de la película total (wt) es aproximadamente el porcentaje de S+T+Y (0.22) por el peso de la queratina en la película (wk), por ejemplo, wg/wt = 0.22*wk. La conversión de los datos de la Figura 5 desde gramos (peso) hasta moles (números de grupos -OH), muestra que los moles de -OH en S+T+Y, moI[S+T+Y], es aproximadamente los moles de -OH en el glicerol (el glicerol tiene tres grupos -OH por molécula), mol[glicerol], por ejemplo, mol[S+T+Y] = mol[glicerol]/3. Efecto del contenido de agua de las películas: La Figura 6 muestra las curvas de tracción-tensión de diseño representativas para las películas de 50:50 por ciento en peso de fibra de pluma de queratina de 0.0053 centímetros/glicerol, tratadas de diferentes maneras. Se probaron múltiples para cada una, y todas exhibieron un comportamiento similar a las curvas mostradas para cada condición. Todas las muestras se comprimieron y luego se mantuvieron: (a) en condiciones ambientales durante 21 horas, (b) en agua desionizada (H2O DI) durante 21 horas, (c) en un horno de convección a 60°C durante 21 horas, (d) en un horno de convección a 60°C durante 21 horas, seguido por condiciones ambientales durante 24 horas. Después de cada tratamiento, se limpió cualquier glicerol o agua sobre las películas. El remojo de las películas en agua desionizada dio como resultado un módulo similar al de la película mantenida en condiciones ambientales, pero hubo una tensión y tracción al rompimiento más bajas. De modo que el agua se intercambia con el glicerol en la estructura de la queratina. El glicerol agregó ductilidad y resistencia a la película. El mantener la película a 60°C dio como resultado un gran incremento en el módulo y en la tensión al rompimiento sobre la película mantenida en condiciones ambientales durante el mismo período de tiempo. Sin embargo, la película tratada a 60°C, tuvo una tracción más al rompimiento. La calorimetría de exploración diferencial mostró un cambio en el punto de fusión desde 241°C hasta 248°C para las películas justo después de la compresión, y después de 21 horas a 60°C, respectivamente. Para estas películas, el templado a 60°C dio como resultado una modificación de la estructura del cristal, y un aumento concurrente en el módulo y en la tensión al rompimiento. Pero alguna pérdida de glicerol había hecho que la película fuera más quebradiza. El permitir que esta película se rehidrate manteniéndola al ambiente durante 24 horas después del templado, disminuyó el módulo y la tensión al rompimiento ligeramente, pero aumento la tracción al rompimiento varias veces. Esto mostró que las propiedades de la película se optimizaban cuando se permitía que la queratina absorbiera agua de la atmósfera hasta un valor de equilibrio. El agua desionizada que se utilizó para remojar las películas de queratina/glicerol, se analizó utilizando espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) en solución. Se encontró que realmente estaba presente el glicerol en el agua. Hubo una pérdida de glicerol, pero no se había determinado si ese glicerol era a partir de la fracción "libre" o de la fracción "enlazada" de la estructura de la queratina. Por consiguiente, fue sorprendentemente fácil obtener películas transparentes hechas de queratina, utilizando una técnica de procesamiento de polímeros convencional. Las películas tuvieron buenas propiedades físicas, y tuvieron una amplia variedad de usos. Las películas hechas aquí se hicieron sin el uso de agentes reductores o de tardados procesos de reducción. En el caso de la queratina de lana, la cantidad de cisteína es alta, y por consiguiente, el material puede estar demasiado reticulado para emplear el simple método de procesamiento utilizado en la presente. En adición, la lana tiene una estructura microscópica más compleja muy diferente que la pluma, y puede ser correspondientemente más difícil de alterar su estructura morfológica. La queratina de la pluma se puede reducir, pero aparentemente no tiene que hacerse esto. La baja cantidad de cisteína en la secuencia de aminoácidos puede no dar como resultado una red completamente reticulada como se define tradicionalmente. Esto puede hacer que la queratina de pluma sea única para el procesamiento sin agentes de reducción. Es posible que los enlaces S-S entre las moléculas de cisteína, simplemente den como resultado un incremento en el peso molecular, es decir, en donde se conectan íos monómeros de 10,500 g/mol a través de los enlaces S-S para formar moléculas de muy alto peso molecular. Las altas propiedades mecánicas y la posible receptividad para las células, pueden hacer que la queratina sea un excelente sustrato para el cultivo de células o para las aplicaciones de ingeniería de tejidos. La capacidad para procesar térmicamente el m aterial sería conveniente en la formación de configuraciones tridimensionales complejas req ueridas para ciertas aplicaciones de ingeniería de tejidos. Todas las referencias citadas en la presente se incorporan por referencia en su totalidad . Tam bién se incorporan por referencia en su totalidad las siguientes referencias: Aklonis, J. J. , y W. J. M acKnight, Introduction to Polymer Viscoelastícity, Wiley-Interscience, 1 983; K. M . Arai , K. M. , y colaboradores, Eur. J. Biochem. , 132:501 (1983); Bigi, A. y colaboradores, Therm. Anal, y Cal. , 61 :451 (2000) ; Ferry, J . D. , Viscoelastic Properties of Polymers, John Wiley and Sons, 1 980; Feughelman, M., Mechanical Properties and Structure of Alpha-Keratin Fibres, University of New South Wales Press, 1 997; Fraser, R. D. B. y colaboradores, Keratins: Their Composition, Structure, and Biosynthesis, Charles C. Thomas Publisher, 1972, página 31 ; Fraser, R. D. B. , y T. P. MacRae, Molecular structure and mechanical properties of keratins, Symposia of the Society for Experimental Biology, Número XXXIV: The Mechanical Properties of Biological Materials, Cambridge University Press, 1980, páginas 21 1 -246; Feughelman, M. , Mechanical Properties and Structure of Alpha-Keratin Fibres, University of New South Wales Press, Sydney, 1 997; Gassner, G. y colaboradores, Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,705,030; Murayama-Arai, K. y colaboradores, Eur. J. Biochem., 132:501-507 (1983); Parkinson, G., Chem. Eng., 105(3): 21(1998); Okamoto, S., y T. Setagaya-ku, Cereal Foods World, 23:256 (1978); Orliac, O. y colaboradores, Ind. Crops and Prod., 18:91 (2003); G. Parkinson, G., Chem. Eng., 105(3): 21 (1998); Purslow, P. P., y J. F. V. Vincent, J. Exp. Biol., 72:251-260 (1978); Schmidt, W. F., y S. Jayasundera, Mícrocrystalline keratin fiber IN Natural Fibers Plastics, and Composites-Recent Advances, F. Walle?berger and N. Weston, ed., Kluwer Academic Publishers, 2003; Schmidt, W. F., y M. J. Line, Physical and chemical structures of poultry feather fiber fractions in fiber process development, TAPPI Proceedings: 1996 Nonwovens Conference, páginas 135-140; Schrooyen, P. M. M., y colaboradores, J. Agrie. Food Chem., 48:4326-4334 (2000); Schrooyen, P. M. M. y colaboradores, J. Agrie. Food Chem., 49:221-230 (2001); Vincent, J., Structural Biomaterials, Princeton University Press 1990; Yamauchi, K. y colaboradores, J. Biomed. Mat. Res., 31:439 (1996); Yamauchi, K. y colaboradores, J. Biomat. Sci. Pol. Ed., 9:259 (1998); Yamauchi, K. y colaboradores, Mat. Sci. Eng. C, 23:467 (2003); Pol. Deg. Stab., 79:511-519 (2003); Pol. Int., 49: 127-134 (2000); J. Appl. Pol. Sci., 91:2123-2319 (2004). También se incorporan por referencia en su totalidad las siguientes Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica Números: 6,669,620; 6,601,338; 6,436,324; 6,348,524; 5,873,194; 5,866,269; 5,783,504; 5,759,569; 5,729,929; 5,672,434; 5,543,164; 5,536,807; 5,510,076; 5,498,453 5,484,881; 5,412,090 5,336,036 5,314,754; 5,294,249; 5,292,362 5,189,833j 5,138,792 4,845,888 4,796,711; 4,702,787; 4,686,790 4,384,537; 4,047,327 3,955,319 3,949,145. Por consiguiente, en vista de lo anterior, la presente invención se refiere (en parte) a lo siguiente: Una composición adecuada para hacer películas, comprendiendo esta composición (o consistiendo esencialmente en, o consistiendo en) queratina obtenida de plumas de aves, y cuando menos un plastificante que contiene OH. La composición anterior, en donde este plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, sorbitol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 100, y mezclas de los mismos. La composición anterior, en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 9, y mezclas de los mismos. La composición anterior, en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, y mezclas de los mismos. La composición anterior, en donde el plastificante que contiene OH es glicerol. La composición anterior, en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en sorbitol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 10 a aproximadamente 1 00, y mezclas de los mismos. La composición anterior, en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 9, y mezclas de los mismos, y en donde el plastificante que contiene OH también se selecciona a partir del grupo que consiste en sorbitol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 0 a aproximadamente 1 00, y mezclas de los mismos. La composición anterior, en donde la queratina se selecciona a partir del grupo que consiste en queratina de fibra de pluma de ave, queratina de cañón de pluma de ave, y mezclas de las mismas. La composición anterior, en donde la queratina es queratina de fibra de pluma de ave. La composición anterior, en donde la queratina está presente en una cantidad de aproximadamente el 50 por ciento a aproximadamente el 99 por ciento por peso o por volumen , y en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol , glicerol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 9, y mezclas de los mismos. Una película producida a partir de la composición anterior, en donde esta película se produce mediante un proceso que comprende (o que consiste esencialmente en, o que consiste en), mezclar el plastificante con la queratina, y comprimir la mezcla resultante en una película. Un artículo moldeado preparado a partir de la composición anterior. Un método de cultivo, el cual comprende (o consiste esencialmente en, o consiste en), proporcionar una película que contenga la composición anterior, extender esta película a lo largo del suelo, y proporcionar agujeros adecuadamente separados en la película, o utilizar agujeros previamente preparados en esta película, para sembrar semillas o plántulas. Una película basada en proteína, la cual comprende (o consiste esencialmente en, o consiste en) cuando menos una proteína y cuando menos un plastificante que contiene OH, en donde esta proteína es una proteína cuyo valor PE es >.2.5, en donde PE = (S+T+Y)/C, en donde PE es la eficiencia plastificante, y en donde S, T, Y, y C son los aminoácidos de serina, treonina, tirosina, y cisteína, respectivamente, en esta proteína. La película basada en proteína anterior, en donde esta proteína es queratina obtenida a partir de plumas de aves. Otras modalidades de la invención serán aparentes para los expertos en la materia, a partir de una consideración de esta memoria descriptiva o de la práctica de la invención dada a conocer en la presente. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren solamente como ejemplo, siendo el verdadero alcance y espíritu de la invención indicado por las siguientes reivindicaciones. Tablas I y II. Tabla I. Resultados de la calorimetría de exploración diferencial para las muestras de queratina y de 50:50 por ciento en peso de queratina/glicerol Tabla II. Composición de aminoácidos de la queratina de pluma.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1 . Una composición adecuada para hacer películas, comprendiendo esta composición queratina obtenida de plumas de aves, y cuando menos un plastificante que contiene OH.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, sorbitol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 100, y mezclas de los mismos.

3. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 9, y mezclas de los mismos.

4. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, y mezclas de los mismos.

5. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el plastificante que contiene OH es glicerol.

6. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en sorbitol (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 10 a aproximadamente 100, y mezclas de los mismos.

7. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el plastificante q ue contiene OH se selecciona a partir del grupo que consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, (H CO HCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 9, y mezclas de los mismos, y en donde el plastificante que contiene OH también se selecciona a partir del grupo que consiste en sorbitol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 10 a aproximadamente 100, y mezclas de los mismos.

8. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la q ueratina se selecciona a partir del grupo que consiste en queratina de fibra de pluma de ave, queratina de cañón de pluma de ave, y mezclas de las mismas.

9. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la queratina es queratina de fibra de pluma de ave.

10. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la queratina está presente en una cantidad de aproximadamente el 50 por ciento a aproximadamente el 99 por ciento por peso o por volumen, y en donde el plastificante que contiene OH se selecciona a partir del grupo q ue consiste en etilenglicol, propilenglicol, glicerol, (HCOHCH2)n, en donde n es de aproximadamente 1 a aproximadamente 9, y mezclas de los mismos. 1 1 . Una película producida a partir de la composición de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde esta película se produce mediante un proceso que comprende mezclar el plastificante con la queratina, y comprimir la mezcla resultante en una película. 12. Un artículo moldeado preparado a partir de la composición de acuerdo con la reivindicación 1. 13. Un método de cultivo, el cual comprende proporcionar una película que contiene la composición de acuerdo con la reivindicación 1, extender esta película a lo largo del suelo, y proporcionar agujeros adecuadamente separados en la película, o utilizar agujeros previamente preparados en la película, para sembrar semillas o plántulas. 14. Una película basada en proteína, la cual comprende cuando menos una proteína y cuando menos un plastificante que contiene OH, en donde esta proteína es una proteína cuyo valor PE es >.2.5, en donde PE = (S+T+Y)/C, en donde PE es la eficiencia plastificante, y en donde S, T, Y, y C son los aminoácidos de serina, treonina, tirosina, y cisteína, respectivamente, en la proteína mencionada. 15. La película basada en proteína de acuerdo con la reivindicación 14, en donde esta proteína es queratina obtenida de plumas de aves. RESU MEN Una composición adecuada para hacer películas, en donde la composición contiene queratina obtenida de plumas de aves, y cuando menos un plastificante que contiene OH . Películas basadas en proteína que contienen cuando menos una proteína y cuando menos un plastificante que contiene OH, en donde la proteína es una proteína cuyo valor PE es > 2.5, en donde PE = (S+T+Y)/C, en donde PE es la eficiencia plastificante, y en donde S, T, Y, y C son . los aminoácidos de serina, treonina, tirosina, y cisteína, respectivamente, en la proteína. De preferencia, la proteína es queratina obtenida de plumas de aves. * * * *