jueves, 4 de agosto de 2016

UMSS Bacterias potencian la biotecnología



Gracias al plástico biodegradable que produce la Halomona boliviensis, un microorganismo descubierto en la laguna Colorada (Potosí), hoy se puede desarrollar —en Cochabamba— desde bolsas plásticas que no dañen al medio ambiente, pasando por implantes óseos o de tejidos, hasta soportes biodegradables para piel artificial. Además, su aplicación en la industria farmacéutica es amplia: en antibióticos, feromonas y vitaminas. Esta bacteria, estudiada desde hace más de una década en la Universidad Mayor de San Simón (UMSS), tiene múltiples utilidades en diversas áreas que potencian la biotecnología y la biomedicina.

En 2003, en un viaje a las lagunas Verde y Colorada (en Potosí), el ingeniero químico Jorge Quillaguamán extrajo muestras de los microorganismos que vivían en estos ecosistemas salinos y, tras procesos biológicos realizados en los laboratorios de la UMSS, descubrieron que una de estas bacterias producía bioplásticos, es decir plástico ecológico.

Posteriormente, en 2004 se clasificó a esta bacteria con el nombre de Halomonas boliviensis. Así, tras 13 años de investigación, hoy en día, este microorganismo dio paso a generar varios avances en el área de la biotecnología y la biomedicina desarrollado por el equipo científico y multidisciplinario de la Planta Piloto de Bioprocesos del Centro de Biotecnología de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la UMSS.

Quillaguamán, el responsable principal de la investigación, comentó que la Halomonas boliviensis es el halófilo (organismo que vive con sal) más conocido y estudiado en el mundo por ser el mejor productor de bacterias para el plástico. También es una extremófila, que son aquellos organismos que viven en ambientes extremos, o de mucho frío, calor o salinidad. Indicó que existen otras bacterias halófilas que no requieren de sal y producen plástico; sin embargo, destacó que la ventaja del microorganismo descubierto en Bolivia es que puede crecer más rápidamente debido a la sal. Actualmente, más de 700 artículos científicos citan, a nivel mundial, este descubrimiento y los avances que se tienen.

Quillaguamán destaca el apoyo multidisciplinario que se tiene para el desarrollo del proyecto y que en el mismo participan tanto estudiantes de pregrado como de posgrado.

El equipo conformado por Jorge Quillaguaman, Mariel Pérez y Mónica Guevara trabaja desde hace más de 10 años en el proceso de investigación de esta bacteria que fue encontrada en la laguna Colorada.

Actualmente, el equipo de investigadores pretende escalar en el proceso de producción del plástico biodegradable y generar químicos, promoviendo el incentivo de la bioreingeniería.

Proceso

Quillaguamán señala que para que estos microorganismos produzcan plástico biodegradable, se genera en la planta piloto las condiciones necesarias similares a las que tienen en la laguna Colorada. Por ello, primero se adecuan las condiciones en un medio líquido donde se les alimenta de azúcares y allí se multiplican. Después se las pasa a un medio sólido donde se obtienen varios microorganismos de los cuales se selecciona el Halomonas bolivienses. Luego, éste pasa a un medio de cultivo líquido en frascos para después ser llevados a los biorreactores (tanques) donde se controla la temperatura y acidez para obtener las condiciones óptimas de la producción del plástico. En los biorreactores o tanques empiezan a crecer las células y luego se le corta la alimentación. Al quitarles el alimento y como los microorganismos ya no tienen micronutrientes empiezan a acumular el azúcar y lo convierten en plástico. “Para las células, el plástico es una reserva de energía y de fuente de carbono, entonces lo que hace es transformar azucares en plástico”, explicó Quillaguamán.

Cuando los microorganismos producen el plástico, se separa las células para extraer solamente el material y luego convertir éste en algunos insumos médicos de utilidad para el ser humano.

Plástico poroso y duro

Durante el estudio, ya lograron estandarizar el procedimiento y se puede lograr la producción de plástico en una semana. Así, lograron producir plástico poroso ideal para implantes de tejido. Este plástico poroso también se puede utilizar como soporte para piel artificial. Poco a poco, el tejido humano va creciendo sobre ese soporte y con el tiempo va desapareciendo el plástico biodegradable y va quedando la piel o el tejido mismo. Asimismo, lograron desarrollar el plástico duro que sería muy útil para implantes óseos.

“El plástico poroso ya fue probado en ojos de conejos con buenos resultados”, comenta Quillaguamán.

Entrar en la producción de químicos

“Actualmente, se está trabajando en la producción de químicos para usarlo en la industria”, comenta Pérez, ingeniera de alimentos que realiza su doctorado en bioprocesos.

“Lo que se busca es producir un químico que se llama 3 hidroxibutirato que sirve como base para sintetizar nuevos tipos de antibióticos, vitaminas y otros”, explica la ingeniera. Para ello, se tomó los genes de la Holomona boliviensis y se los puso en la Escherichia coli (muy usada en la industria) para que produzca este químico. "Actualmente, estamos optimizando el proceso", explica. “Hemos reportado una de las concentraciones más altas de este químico, el 3 hidroxibutirato, pero aún así queremos incrementar la producción. Se está jugando la ingeniería metabólica para incrementar la producción de este químico”. Varias empresas, a nivel mundial, ya venden este químico y unos 100 gramos cuestan más de 600 dólares.

Asimismo, la Universidad Mayor de San Andrés está realizando un proyecto donde están mutando a la bacteria Halomonas boliviensis con radiación para ver su resistencia y cambios.



LAS CIENCIAS

La biotecnología tiene sus fundamentos en la tecnología que estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones biológicas de los seres vivos, en especial los unicelulares, mediante un amplio campo multidisciplinar. Esta ciencia se usa ampliamente en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente, generación de energía (biocombustibles) y medicina.

La biotecnología se desarrolló desde un enfoque multidisciplinario involucrando varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ecología, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la ciencia de los alimentos, el tratamiento de residuos sólidos, líquidos, gaseosos y la agricultura.

La biomedicina engloba la medicina clínica basada en los principios de la biología, biofísica y bioquímica.


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