04.08.2022 - University of Birmingham

Nuevo método para promover la formación de biopelículas y aumentar la eficacia de la biocatálisis

Los investigadores identificaron polímeros sintéticos que inducen la formación de biopelículas en E. coli, una bacteria comúnmente utilizada en la biocatálisis

Científicos de Birmingham han revelado un nuevo método para aumentar la eficacia de la biocatálisis, en un artículo publicado en Materials Horizons.

La biocatálisis utiliza enzimas, células o microbios para catalizar reacciones químicas, y se emplea en entornos como las industrias alimentaria y química para fabricar productos que no son accesibles por síntesis química. Puede producir productos farmacéuticos, química fina o ingredientes alimentarios a escala industrial.

Sin embargo, un reto importante en la biocatálisis es que los microbios más utilizados, como los probióticos y las cepas no patógenas de Escherichia coli, no son necesariamente buenos para formar biopelículas, los ecosistemas que promueven el crecimiento y que forman un microambiente protector alrededor de las comunidades de microbios y aumentan su resistencia y, por tanto, la productividad.

Este problema suele resolverse mediante ingeniería genética, pero los investigadores Tim Overton, de la Escuela de Ingeniería Química de la universidad, y Francisco Fernández Trillo, de la Escuela de Química, ambos miembros del Instituto de Microbiología e Infección, se propusieron crear un método alternativo para evitar este proceso costoso y lento.

Los investigadores identificaron una biblioteca de polímeros sintéticos y los sometieron a un cribado para comprobar su capacidad de inducir la formación de biopelículas en E. coli, una bacteria que es uno de los microorganismos más estudiados y que se utiliza habitualmente en biocatálisis.

En este cribado se utilizó una cepa de E . coli (MC4100) muy utilizada en la ciencia fundamental para el estudio de genes y proteínas y que se sabe que no forma bien las biopelículas, y se comparó con otra cepa de E. coli PHL644, una cepa isogénica obtenida por evolución que es buena formadora de biopelículas.

Este cribado reveló las sustancias químicas más adecuadas para estimular la formación de biopelículas. Los polímeros hidrofóbicos superaron a los polímeros ligeramente catiónicos, y los derivados aromáticos y heteroaromáticos obtuvieron resultados mucho mejores que los polímeros alifáticos equivalentes.

A continuación, los investigadores controlaron la biomasa y la actividad biocatalítica de ambas cepas incubadas en presencia de estos polímeros, y descubrieron que MC4100 igualaba e incluso superaba a PHL644.

Otros estudios examinaron cómo los polímeros estimulan estos profundos aumentos de actividad. La investigación indicó que los polímeros se precipitan en la solución y actúan como coagulantes, estimulando un proceso natural llamado floculación que desencadena la formación de biopelículas por parte de las bacterias.

El Dr. Fernández-Trillo dijo: "Hemos explorado un amplio espacio químico y hemos identificado las sustancias químicas y los polímeros más eficaces que aumentan la actividad biocatalítica de E. coli, un caballo de batalla en biotecnología. Esto ha dado lugar a una pequeña biblioteca de polímeros sintéticos que aumentan la formación de biopelículas cuando se utilizan como simples aditivos en el cultivo microbiano. Por lo que sabemos, actualmente no hay métodos que proporcionen esta simplicidad y versatilidad a la hora de promover las biopelículas para las bacterias beneficiosas."

"Estos polímeros sintéticos pueden eludir la necesidad de introducir los rasgos para la formación de biopelículas mediante la edición de genes, que es costosa, lleva mucho tiempo, no es reversible y requiere una persona experta en microbiología para aplicarla. Creemos que este enfoque tiene un impacto más allá de las biopelículas para la biocatálisis. Una estrategia similar podría emplearse para identificar polímeros candidatos para otros microorganismos, como los probióticos o las levaduras, y desarrollar nuevas aplicaciones en la ciencia de los alimentos, la agricultura, la biorremediación o la salud".

La empresa de la Universidad de Birmingham ha presentado una solicitud de patente para el método y los aditivos poliméricos, y ahora busca socios comerciales para la concesión de licencias.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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