Científicos chilenos desarrollan biopolímeros que puedan ser alternativas viables para diferentes aplicaciones

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Polímeros se producen a partir de la bacteria Azotobacter vinelandii

Hidrogel de alginato.

Sebastián Ampuero, Ciencia en Chile.- Los polímeros están presentes en la mayoría de las cosas que vemos o tocamos, en términos sencillos es una sustancia compuesta de macromoléculas, pueden tener un origen natural o sintético. En el caso de los naturales; podemos encontrar el almidón o la celulosa que está presente en la totalidad de los vegetales, o también el ADN que está formado por un polímero de nucleótidos. Para el caso de los sintéticos; los más conocidos son los plásticos.

En Chile, el académico de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Dr. Álvaro Díaz Barrera ha desarrollado junto a otros investigadores diversos proyectos sobre la producción de polímeros de origen microbiano con características de biodegradabilidad. Entre estos polímeros están el alginato y los polihidroxialcanoatos (PHA). El alginato es un polímero usado como espesante y gelificante en alimentos y también de amplia utilidad en biomedicina. Entre los PHAs se encuentra el polihidroxibutirato (PHB) con amplios usos como reemplazo del plástico y también en medicina.

Contaminación por plásticos a nivel global

Los plásticos de un solo uso han sido y son hoy en día un problema que es necesario atender, más aún con la actual necesidad del uso de implementos desechables para combatir el Coronavirus. En los océanos del Planeta Tierra ya se han identificado grandes extensiones de territorio marino, comúnmente llamadas “Islas de Basura”, donde la alta concentración de minúsculos fragmentos de plástico suspendido hace que la mancha producida sea percibida incluso por el ojo humano. Esto fue descrito por primera vez en 1988, en la Revista “National Oceanic and Atmospheric Administration” (NOAA, por su sigla en inglés), en una investigación realizada por Robert H. Day, David G. Shaw y Steven E. Ignell.

El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP, por su sigla en inglés) y gobiernos de todo el mundo han decidido elaborar mecanismos para combatir la problemática. En el caso chileno, también se han elaborado iniciativas para reducir el consumo de plásticos de un solo uso, una de estas fue la elaboración la ley 21.100, la cual prohíbe el uso de bolsas plásticas de un solo uso en el comercio, la cual entró en vigencia el 3 de agosto de 2018.

Aplicabilidad de los  biopolímeros

La excesiva contaminación existente por plásticoshoy en el mundo se puede reducir sustancialmente mediante la reducción en suuso o la producción de polímeros más ecológicos y de origen natural. En esesentido los Polihidroxialcanaoatos (PHA), que son elaborados de manera naturalpor acción de bacterias, son catalogados como uno de los polímeros idóneos parareemplazar a los plásticos convencionales a base de petróleo. Si bien, estosaún presentan enormes desafíos de producción debido a su proceso de elaboracióny costo asociado, hay algunos indicios de aplicabilidad viable en laactualidad.

Filamentos de PHB.

El Dr. Díaz comentó que los intereses de estas investigaciones siempre van acompañados de la idea de que los proyectos se materialicen o conlleven a la elaboración de un producto: “Lo que uno investiga también es siempre pensando en generar algún prototipo que tenga un uso o aplicabilidad. Aún es difícil pensar que estos biopolímeros podrían reemplazar totalmente a las botellas o envases de plástico, principalmente por el costo de producción, pero su uso en biomedicina podría crear alternativas reales de utilidad. Por ejemplo hemos intentado elaborar prototipos dentales en base al PHB elaborado por nosotros, esas iniciativas nos permiten dar pasos gigantes en la materialización de nuestras investigaciones”.

En condiciones controladas el equipo de investigadores se ha concentrado en desarrollar para diferentes usos alginato y PHB, estos polímeros se producen  con la bacteria  Azotobacter vinelandii, con la cual el equipo trabaja también en otras investigaciones.  

Cultivo de A. vinelandii en biorreactor.

“Nosotros ocupamos Azotobacter vinelandii, y también estamos trabajado con otras bacterias modificadas genéticamente. En la actualidad contamos con todo el proceso  necesario para reproducirlas bajo condiciones controladas en biorreactores, para que así produzcan una mayor cantidad de alginato o PHB, según sea la necesidad”, mencionó el investigador.

Las investigaciones desarrolladas en base a alginato y PHB se enmarcan en el proyecto Fondecyt Regular titulado: “Desarrollo de un bioproceso para la producción de alginatos: escalamiento y su potencial aplicación como película comestible”, el cual dirige el Dr. Díaz y busca desarrollar una implementación a nivel industrial de producción de estos polímeros.