Una nueva generación de plásticos derivados de bacterias que son biocompatibles, termoplásticos y no contaminantes, se desarrollan en la UNAM para utilizarlos a futuro como materiales para implantes, en ingeniería de tejidos y en dispositivos de liberación controlada de fármacos.

      En el Departamento de Microbiología Molecular del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, Daniel Segura González y Guadalupe Espín Ocampo estudian los polihidroxialcanoatos (PHA) –una familia de poliésteres producidos por la bacteria Azotobacter vinelandii– como material de reserva de carbono y energía.

    En conferencia ofrecida en el auditorio del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), Segura González explicó que esos poliésteres son semejantes a los producidos con derivados del petróleo pero, gracias a su origen natural, son biodegradables.

    “En el mundo se producen más de 100 millones de toneladas de plástico y solamente en México se desechan al año más de 90 millones de botellas que, junto con otros residuos de ese material, forman el 40 por ciento de la basura doméstica”, destacó el biólogo y doctor en biotecnología.

     En contraste con los derivados del petróleo, existen varios grupos de bacterias  que producen poliésteres naturales a partir del consumo de nutrientes como los azúcares. Algunos ya son utilizados como bioplásticos a nivel comercial por empresas de Rusia, Brasil, Estados Unidos y China, que producen con ellos empaques, adhesivos, fibras y artículos desechables.

     “Su precio ha bajado pero aún no puede competir con los derivados de la petroquímica. Ése es uno de los retos que enfrentamos en esta área”, señaló.

 

Modificar la maquinaria molecular

     Experto en genética de bacterias, Segura González y sus colaboradores han profundizado en los mecanismos intracelulares que realiza la bacteria para sintetizar PHA, así como en los mecanismos genéticos que participan en ese proceso.

    Tras estudiar las rutas bioquímicas que siguen las bacterias para producir este material de reserva, los investigadores controlaron sus condiciones ambientales en el laboratorio y apagaron ciertos genes que regulan su producción. Así lograron bacterias mutantes que producen cantidades exageradas de PHA y, en consecuencia, crecen y engordan con el material de interés.

     Con la modificación de ciertas rutas metabólicas, los científicos logran extraer los poliésteres y dotarlos de diversas propiedades, como más elasticidad y resistencia.

 

Producción en biorreactores

     En colaboración con Carlos Peña, también investigador del IBt, se han establecido estrategias eficientes de cultivo de la bacteria en biorreactores para la producción a mayor escala de PHA, con la finalidad de generar materiales que puedan ser utilizados en aplicaciones biomédicas. Así, han logrado producir entre 30 y 35 gramos de bioplástico por litro. “Si logramos triplicarlo en biorreactores podremos competir con lo que existe a nivel industrial en otros países”, consideró.

     Actualmente, el IBt tiene en trámite una patente para proteger el proceso, que es una alternativa para sustituir, a futuro, el plástico de origen petroquímico.

      “Aún estamos en fase experimental, pero la idea es lograr colaboraciones, como la que ya tenemos con Ángel Romo, del Instituto de Ciencias Físicas (ICF), también de la UNAM, para desarrollar dispositivos como membranas generadas por electrohilado para aplicaciones biomédicas”, finalizó.