Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Tecnología enzimática: biofactorías para la industria
La transición de una economía fósil hacia otra más sostenible es uno de los grandes retos actuales. El uso de enzimas para catalizar procesos químicos será fundamental. Por esta razón, el desarrollo de nuevos sistemas enzimáticos más eficientes y robustos interesa tanto a la comunidad científica como a la industria. Investigadores de la Universidad de Zaragoza trabajan en el proyecto Metacell para desarrollar una nueva tecnología enzimática que nos impulse hacia una química más limpia y solidaria con el medio ambiente.
El proyecto Metacell pretende desarrollar una plataforma biotecnológica que permita la transición hacia la bioeconomía. Células metabólicas artificiales actuarán como biofactorías microscópicas, capaces de sintetizar moléculas de alto valor añadido (fármacos, cosméticos, aditivos alimentarios y polímeros) a partir de materias primas de origen renovable (aceites vegetales, bioalcoholes, ligninas ). Una aproximación interdisciplinar entre biología, química e ingeniería permitirá integrar enzimas (catalizadores biológicos) aisladas de diferentes microorganismos (por ejemplo Escherichia coli) en materiales sólidos porosos que harán las veces de chasis artificial para adaptar estas maquinarias biológicas a las necesidades industriales.
Investigadores de la Universidad de Zaragoza han diseñado ya un metabolismo artificial que consta de una serie de reacciones enzimáticas capaces de transformar bioalcoholes en aminoácidos quirales, unas moléculas de alto valor añadido para la síntesis de fármacos, polímeros o cosméticos de última generación.
Después de aislar las enzimas de una gran diversidad de microorganismos, se anclan en materiales sólidos, con una disposición que se inspira en cómo la propia naturaleza organiza el metabolismo celular. La interacción del material sólido con las enzimas dota de robustez a estas últimas, permitiéndoles trabajar bajo condiciones industriales, muchas veces alejadas de las habituales en el interior celular, para las cuales han evolucionado a lo largo de miles de millones de años.
Este proyecto trata de poner la biología al servicio de la tecnología química para contribuir a la necesaria transición económica que nos llevará desde un modelo basado en materias primas fósiles como el petróleo a una bioeconomía, capaz de generar desarrollo socioeconómico sin dañar aún más la deteriorada salud medioambiental del planeta.
En cada una de nuestras células ocurren cientos de reacciones químicas de forma simultánea; cada una de ellas es acelerada por una enzima de forma muy específica y selectiva. Llamamos metabolismo al conjunto de reacciones químicas que tiene lugar en el contexto celular; un sistema enormemente complejo formado por diferentes cascadas de reacciones químicas que son capaces de transformar los nutrientes fundamentales (azúcares, grasas y proteínas) en la energía y los elementos funcionales que permiten la supervivencia de nuestras células.
Las enzimas son los catalizadores más antiguos que se conocen, ya que hace miles de años, mucho antes de su descubrimiento a finales del siglo XIX por el alemán Eduard Buchner, nuestros antepasados ya las usaban, sin saberlo, a la hora de fermentar el vino. Hoy, todos los antibióticos derivados de la penicilina (por ejemplo la amoxicilina) son producidos mediante un proceso enzimático basado en una enzima de origen fúngico inmovilizada en un material sólido poroso. Una tecnología similar, pero con otra enzima: la glucosa isomerasa, se usa para producir la mayoría de los jarabes fructosados que endulzan las bebidas azucaradas. Y seguro que la mayoría de nosotros, al poner la lavadora, usamos el cóctel enzimático en forma de pequeñas partículas presente en casi todos los detergentes.
Con la colaboración de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Zaragoza
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