La resilienza intrinseca dei biofilm alle condizioni ambientali li rende una piattaforma interessante per la biocatalisi, il biorisanamento, l’agricoltura o la salute dei consumatori. Tuttavia, una delle principali sfide in questi settori è che i batteri benefici non sono necessariamente bravi nella formazione del biofilm.
L'ingegneria genetica normalmente risolve questo problema, ma gli scienziati del Università di Birminghamdella Scuola di Ingegneria Chimica hanno rivelato un nuovo metodo per aumentare l'efficienza nella biocatalisi.
Gli scienziati hanno identificato e analizzato una libreria di polimeri sintetici per la loro capacità di indurre formazione di biofilm nell'E. coli. E. coli è un batterio comunemente utilizzato nella biocatalisi.
Questo screening ha utilizzato un ceppo di E. coli (MC4100) ampiamente utilizzato nella scienza fondamentale per studiare geni e proteine ed è noto per essere scarso nella formazione di biofilm rispetto a un altro ceppo di E. coli, PHL644, un ceppo isogenico ottenuto attraverso l'evoluzione che è un ceppo buon formatore di biofilm.
Attraverso questo screening sono state identificate le sostanze chimiche più efficaci nel promuovere lo sviluppo del biofilm. I polimeri leggermente cationici sono stati superati dai polimeri idrofobici, mentre i derivati aromatici ed eteroaromatici hanno significativamente sovraperformato i polimeri alifatici comparabili.
Il monitoraggio della biomassa e dell'attività biocatalitica di entrambi i ceppi incubati in presenza di questi polimeri ha rivelato che MC4100 corrispondeva e addirittura superava PHL644.
I risultati hanno indicato che i polimeri precipitano in soluzione e agiscono come coagulanti, stimolando un processo naturale chiamato flocculazione che induce i batteri a formare biofilm.
Il Dott. Francisco Fernández Trillo della Facoltà di Chimica* ha detto: “Abbiamo esplorato un ampio spazio chimico e identificato le sostanze chimiche e i polimeri più performanti che aumentano l’attività biocatalitica dell’E. coli, un cavallo di battaglia nella biotecnologia. Ciò ha prodotto una piccola libreria di polimeri sintetici che aumentano la formazione di biofilm quando utilizzati come semplici additivi per la coltura microbica. Per quanto ne sappiamo, attualmente, non esistono metodi che forniscano questa semplicità e versatilità nella promozione dei biofilm per i batteri benefici”.
“Questi polimeri sintetici potrebbero aggirare la necessità di introdurre i tratti per la formazione del biofilm attraverso l’editing genetico. È costoso, richiede molto tempo, non è reversibile e richiede una persona esperta in microbiologia per implementarlo. Riteniamo che questo approccio abbia un impatto che va oltre i biofilm per la biocatalisi. Una strategia simile potrebbe essere impiegata per identificare polimeri candidati per altri microrganismi come probiotici o lieviti e sviluppare nuove applicazioni nella scienza alimentare, nell’agricoltura, nel biorisanamento o nella salute”.
Riferimento della Gazzetta:
- Pavan Adoni, Andrey Romanyuk, et al. Biofilm indotti da polimeri per una biocatalisi potenziata. Madre. Orizz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
