INVESTIGACIÓN DESARROLLADA EN LA UNAM Bacteria fabrica plásticos y polímeros biodegradables
Ambos materiales tienen nulo impacto ambiental; además se usan en la generación de prótesis
Azotobacter vinelandii
Una investigación de la UNAM identificó el sistema que permite a la bacteria Azotobacter vinelandii —presente en suelos y raíces de plantas— multiplicar por 10 su capacidad de producir dos tipos de plásticos biodegradables o biopolímeros para la generación de prótesis, de extraordinaria pureza y nulo impacto ambiental ya que se degrada en seis meses.
Elva Yadira Quiroz Rocha, investigadora residente en el Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, identificó el sistema que hace posible a la bacteria Azotobacter vinelandii elegir las fuentes de carbono (alimento) que posteriormente convertirá en dos tipos de polímeros, ambos de interés biotecnológico por su gran potencial de aplicación en diversos campos, así como su capacidad para ser degradados por la misma bacteria que los produce, según se detalla en una nota de Agencia Informativa Conacyt. Relató que el proyecto surgió cuando inició sus estudios de maestría en ciencias bioquímicas, en el grupo de investigación de la doctora Cinthia Núñez en el Instituto de Biotecnología, quien le propuso estudiar una cepa de vinelandii modificada genéticamente (llamada GG15), la cual tenía la capacidad de producir hasta 10 veces más alginato —sustancia que por sus características tiene diversas aplicaciones industriales—, en comparación con la cepa silvestre. Ante ello, se plantearon investigar el mecanismo de regulación de este proceso, con la finalidad de lograr escalar la producción del polímero a largo plazo.
Detalló que el mayor beneficio al lograr que alguna bacteria produzca polímeros en cantidades suficientes radica en la posibilidad de que, a largo plazo, se reemplacen los plásticos derivados del petróleo, ya que dichos organismos se encargan de degradarlo, al usarlo como fuente de carbono, en un proceso que tardar entre tres y seis meses.
Otro de los grandes usos para este tipo de polímeros tiene que ver con su pureza, ya que ello da el potencial para aplicaciones médicas debido a que los polímeros altamente puros pueden ser utilizados para la generación de prótesis que no generan respuesta tóxica en el organismo.
En el caso del alginato, también se está probando la introducción de células vivas para terapias celulares y una aplicación potencial similar es el encapsulamiento de sustancias, por ejemplo, para optimizar la quimioterapia, ya que el hacerlo permitirá dirigirla directamente a las zonas donde es necesaria, sin dañar tanto otras células del cuerpo. Quiroz Rocha explicó que debido al estilo de vida libre, la bacteria prefiere alimentarse de compuestos muy simples como el acetato (vinagre común), pero los recursos que le proporciona no le alcanzan para producir grandes cantidades de polímero. Es por esta razón que en el laboratorio se le proporcionan otras fuentes de carbono como glucosa o sacarosa (azúcar), ya que permiten que logre sintetizar mayor cantidad de polímeros; sin embargo, éstos no son su “comida favorita”, dijo.
“La importancia de la caracterización de este sistema radica en conocer cómo es que la bacteria asimila los compuestos con los que la alimentamos y cómo es que los dirige para producir alginato, ya que gracias a este conocimiento, podremos optimizar la producción de estos dos polímeros, no solo en un rendimiento mayor sino también en una composición definida”, dijo la expecialista.
El primer paso fue identificar la modificación génica que poseía la cepa GG15, a través de un proceso de secuenciación —técnica en la cual se determina el orden de los nucleótidos que existen en el ADN extraído para identificar, mediante su comparación con bases de datos existentes, los cambios que puede haber.
Este proyecto de investigación —cuyos recursos derivaron en primera instancia de una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) que obtuvo la doctora Quiroz Rocha para sus estudios de maestría y doctorado, así como del financiamiento que dicha institución y la UNAM brindan al laboratorio en el cual se realizó la su proyecto de estudio— le valió a la científica el Reconocimiento al Mérito Estatal a la Investigación que otorga el estado de Morelos. M