La resistencia intrínseca de las biopelículas a las condiciones ambientales las convierte en una plataforma atractiva para la biocatálisis, la biorremediación, la agricultura o la salud del consumidor. Sin embargo, uno de los principales desafíos en estas áreas es que las bacterias beneficiosas no son necesariamente buenas para la formación de biopelículas.
La ingeniería genética normalmente resuelve este problema, pero los científicos del universidad de birminghamLa Escuela de Ingeniería Química ha revelado un nuevo método para aumentar la eficiencia en biocatálisis.
Los científicos identificaron y seleccionaron una biblioteca de polímeros sintéticos por su capacidad para inducir formación de biopelículas en E.coli. E. coli es una bacteria que se utiliza comúnmente en biocatálisis.
Esta selección utilizó una cepa de E. coli (MC4100) ampliamente utilizada en la ciencia fundamental para estudiar genes y proteínas y se sabe que es pobre en la formación de biopelículas en comparación con otra cepa de E. coli, PHL644, una cepa isogénica obtenida a través de la evolución que es un buen formador de biopelículas.
Los productos químicos que son más efectivos para promover el desarrollo de biopelículas se identificaron a través de esta evaluación. Los polímeros ligeramente catiónicos fueron superados por los polímeros hidrofóbicos, mientras que los derivados aromáticos y heteroaromáticos superaron significativamente a los polímeros alifáticos comparables.
El seguimiento de la biomasa y la actividad biocatalítica de ambas cepas incubadas en presencia de estos polímeros reveló que MC4100 igualaba e incluso superaba a PHL644.
Los hallazgos indicaron que los polímeros precipitan en solución y actúan como coagulantes, estimulando un proceso natural llamado floculación que provoca que las bacterias formen biopelículas.
El Dr. Francisco Fernández Trillo de la Facultad de Química* dijo, “Exploramos un amplio espacio químico e identificamos las sustancias químicas y los polímeros de mejor desempeño que aumentan la actividad biocatalítica de E. coli, un caballo de batalla en biotecnología. Esto ha dado como resultado una pequeña biblioteca de polímeros sintéticos que aumentan la formación de biopelículas cuando se usan como aditivos simples para el cultivo microbiano. Hasta donde sabemos, actualmente no existen métodos que brinden esta simplicidad y versatilidad al promover biopelículas para bacterias beneficiosas”.
“Estos polímeros sintéticos pueden pasar por alto la necesidad de introducir los rasgos para la formación de biopelículas a través de la edición de genes. Es costoso, requiere mucho tiempo, no es reversible y requiere una persona capacitada en microbiología para implementarlo. Creemos que este enfoque tiene un impacto más allá de las biopelículas para la biocatálisis. Se podría emplear una estrategia similar para identificar polímeros candidatos para otros microorganismos, como probióticos o levaduras, y desarrollar nuevas aplicaciones en ciencia de los alimentos, agricultura, biorremediación o salud”.
Referencia de la revista:
- Pavan Adoni, Andrey Romanyuk, et al. Biopelículas inducidas por polímeros para una biocatálisis mejorada. Mate. Horiz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
