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Lunes, Diciembre 5, 2022

Investigadores de la Universidad de La Frontera descubren potencial biotecnológico de bacteria antártica que produce un detergente biológico

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Su primer uso experimental fue para la limpieza de estanques de la industria acuícola y ahora proyectan nuevas aplicaciones en detergentes, cosméticos, nutrición y salud, todas de bajo impacto ambiental.

El microorganismo obtiene sus nutrientes vitales en ambientes extremos y, en ese proceso, libera metabolitos secundarios con la capacidad de limpiar áreas contaminadas por biofilms bacterianos.

Investigadores de la Universidad de La Frontera descubrieron el potencial biotecnológico de una bacteria encontrada en la Antártica. El microorganismo –denominado “Streptomyces luridus”– crece en condiciones únicas y extremas de estrés, y para alimentarse libera una molécula con propiedades biosurfactantes, es decir, la capacidad de limpiar zonas contaminadas por aglomeraciones de otras bacterias o biofilms bacterianos.

El estudio fue realizado como parte de la tesis doctoral del Dr. Claudio Lamilla y dirigido por la académica del Departamento de Ciencias Básicas e investigadora del Centro de Excelencia en Medicina Traslacional, de la Facultad de Medicina de la UFRO, la Dra. Leticia Barrientos. Actualmente, los resultados ya están protegidos y se espera pronto licenciarlos y escalar a un prototipo industrial, con el apoyo de la Unidad de Transferencia Tecnológica (UTT) de la Casa de Estudios pública de la Región de La Araucanía. El origen del proyecto está en su Facultad de Medicina.

Las bacterias pertenecientes al género Streptomyces son el grupo más extenso de Actinobacterias descritas por la ciencia, y en este grupo se incluyen más de 500 especies. Se caracterizan por su aspecto filamentoso y por encontrarse en suelos y entre la materia vegetal en descomposición. Entre sus propiedades más comunes está la de producir metabolitos secundarios con propiedades antibacterianas.

Recientes estudios genómicos alientan la posibilidad de que bacterias que prevalecen en ambientes extremos –como la Antártica o el Desierto de Atacama, en Chile– puedan tener aplicaciones biotecnológicas. Uno de los grandes desafíos sanitarios del siglo, de hecho, es la búsqueda de nuevas generaciones de antibióticos o desarrollos terapéuticos con microorganismos encontrados en condiciones geográficas o climáticas inhóspitas.

“La investigación en ambientes extremos es sumamente importante, porque son entornos muy poco explorados y los microorganismos que allí habitan lo hacen en condiciones de mucho estrés, por lo cual, para sobrevivir, tienen que producir algún tipo de metabolito, ya sea para defenderse de otras bacterias como para alimentarse. Eventualmente podríamos encontrar bacterias similares en nuestro jardín, pero con un metabolismo totalmente diferente”, apunta Lamilla, doctor en Ciencias de la UFRO.

“Como Universidad de La Frontera hemos venido trabajando durante la última década para potenciar el alcance de nuestras investigaciones en el ámbito de la ciencia aplicada, de modo de generar el mayor impacto posible en la sociedad. En este caso, buscando aumentar el potencial biotecnológico de microorganismos en la Antártica”, sostiene el vicerrector de Investigación y Postgrado de UFRO, Rodrigo Navia.

Escogida entre 300 bacterias

El Streptomyces luridus fue la cepa aislada entre más de 300 bacterias recolectadas por la Dra. Barrientos y el Dr. Lamilla en dos viajes al continente antártico. “Teníamos una verdadera colección de bacterias, a las cuales se les hizo un análisis para ver si producían algún tipo de biosurfactante o cualquier molécula de aplicación biotecnológica”, complementa la Dra. Barrientos, la científica que dirigió el estudio.

De su exploración, ambos retornaron con muestras de sedimentos, agua y suelo, que permitieron detectar una gran cantidad de microorganismos desarrollados en un entorno hostil para cualquier tipo de vida. Allí, ante la falta de nutrientes para su supervivencia, el S. luridus produce biomoléculas en condiciones de estrés, que permiten su alimentación y posteriormente su crecimiento celular.

Los investigadores simulan este proceso natural en medios de cultivo líquido en laboratorio, donde la bacteria se alimenta de nutrientes en base a carbono y nitrógeno, para ello adicionan aceite de oliva insoluble como fuente de carbono y nitrato de amonio como nitrógeno.

“Utilizamos medios de cultivo líquidos bajos en nutrientes y una fuente de carbono que es el aceite de oliva para que la bacteria pueda crecer. Al pasar el tiempo allí, la bacteria necesita nutrirse y su única alternativa es producir el biosurfactante un tipo de biomolécula para poder capturar el aceite que está en el cultivo, que no se mezcla con agua. La bacteria produce esta molécula en su propio beneficio y utiliza el aceite como fuente de carbono y nitrógeno para su desarrollo celular”, explica el Dr. Lamilla.

Se alimenta de aceite de oliva

“Nos dimos cuenta que le gusta mucho el aceite de oliva”, comenta entre bromas el investigador, en referencia a que fueron varios los elementos utilizados para simular los nutrientes que la bacteria busca en su ambiente natural. “Probamos diferentes fuentes de carbono en el medio de crecimiento, para estresarla y que se liberara este metabolito secundario. Escogimos el aceite de oliva por su utilidad y costos, lo que también podría favorecer su producción a mayor escala”.

Los investigadores detallan que han logrado afinar la obtención del metabolito, pues este no queda al interior de la célula, sino al exterior, en el líquido, por lo que sólo requieren centrifugar el medio de cultivo. Además, un proyecto anterior les permitió optimizar la cantidad de aceite de oliva, con qué agitación y a qué temperatura para obtener una mayor cantidad de biosurfactante.

“Esta bacteria tiene la capacidad de destruir e inhibir la formación de biofilms microbianos, que son agrupaciones de microorganismos que se van formando en una superficie. Por ejemplo, en las infecciones hospitalarias, una bacteria puede empezar a crecer en el catéter o sonda de un paciente hospitalizado. Por eso, eventualmente, también podría tener aplicaciones en salud, para higienizar ese tipo de dispositivos. Las aplicaciones son numerosas, y ahora el reto es enfocarnos en comenzar con una solución”, enfatiza la Dra. Barrientos.

Si bien los primeros usos de esta biomolécula se orientaron de manera experimental en la industria acuícola –para limpiar los estanques en que se cultivan salmones y eliminar la presencia de bacterias–, las potenciales oportunidades de aplicación comienzan a cerrarse en una: la industria cosmética, para lo cual postularon a recursos del Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (FONDEF) de la Agencia Nacional de Investigación (ANID).

Según indica el Dr. Lamilla, uno de los usos más atractivos podría ser el desarrollo de lociones y cremas inocuas y de menor impacto ambiental. “Es una molécula de aplicación casi universal. Puede ser utilizado en el campo de la nutrición o como un detergente, pero nuestro próximo objetivo es desarrollar emulsiones que reemplacen a las actuales, de origen químico, más tóxicas y que además dañan al medioambiente. Esperamos ser un ejemplo de que la ciencia también puede ser aplicada en beneficio de las personas”, culmina el científico de la Universidad de La Frontera.

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