Nanobiociencia: fusión de biotecnología y nanotecnología

Científicos del Cuerpo Académico de Nanobiociencia de la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrollan procesos para nanosistemas magnéticos biocompatibles, con aplicación potencial, a escala nanométrica, en diversos tipos de industria.

Este proyecto busca crear una sinergia entre la nanociencia y nanotecnología con la biotecnología desde diferentes procesos, al incorporar biomoléculas en matrices de sistemas nanoestructurados con propiedades magnéticas, con el objetivo de que estos sistemas interaccionen químicamente con diversos bioproductos como enzimas, proteínas, polisacáridos y demás productos derivados de la fermentación de diferentes microorganismos como bacterias, hongos y levaduras.

Las enzimas son utilizadas como catalizadores biológicos; sin embargo, el proceso para obtener y reutilizar estos productos es costoso.

“El proceso principal que se está desarrollando es reutilizar los biocatalizadores enzimáticos. Las enzimas son catalizadores biológicos, pero muchas veces es costoso obtenerlos”, explicó el doctor Rodolfo Ramos González, Catedrático Conacyt comisionado al Cuerpo Académico de Nanobiociencia de la FCQ de la Uadec.

Uno de los principales objetivos de la investigación es desarrollar y caracterizar sistemas de biocatalizadores, a partir de enzimas inmovilizadas en las nanopartículas magnéticas funcionalizadas, es decir nanopartículas sintetizadas específicamente para estas aplicaciones. Ya que al utilizarlas de manera tradicional, la enzima y su propiedad catalítica se pierden y hay que alimentar nuevamente el reactor en el que se desarrolla el proceso, lo que eleva notablemente los costos.

“Si podemos estabilizar los biocatalizadores en la superficie de las nanopartículas magnéticas, podemos hacer la recuperación magnética de estos biocatalizadores. Aquí es poder reutilizarlos, hacer un reciclaje de las enzimas, lo que permitirá reutilizarlas de cuatro a diez veces e incluso más”, puntualizó el investigador.

En trámite de patente

Además de este proceso, para otras aplicaciones potenciales se diseñará un nuevo método de extracción, purificación y reutilización enzimática, basado en el principio de la separación magnética mediada por la interacción de la enzima con un compuesto afín a su sitio activo.

“Otra aplicación es hacer la purificación y extracción de estos sistemas catalíticos enzimáticos, normalmente se obtienen por medio de fermentaciones y los procesos de extracción y purificación son costosos y complicados. Entonces, si nosotros pudiéramos anclarle a una nanopartícula magnética una molécula que sea afín a esa enzima que queremos purificar, podríamos utilizar la propiedad magnética de la nanopartícula para acarrear enzimas”, indicó el doctor Ramos González.

Con estos desarrollos, el proyecto impactará de manera directa en la innovación de los procesos de fermentación dentro de la industria de la biotecnología alimentaria y el desarrollo de nuevos procesos de extracción de enzimas y sus inhibidores como principios activos para la industria farmacéutica. Además, estos procesos pueden ser utilizados en métodos de obtención de biocombustibles y en aplicaciones de tratamientos de remediación medioambiental.

Hasta el momento, la investigación ha generado dos artículos científicos, un capítulo de un libro y una solicitud de patente.

En un futuro, según el doctor Ramos González, los científicos buscarán realizar el escalamiento de los procesos que sean factibles a nivel planta piloto.

“Todo inicia a nivel laboratorio, lo que vendría a mediano y largo plazo es poder estandarizar y optimizar los procesos y hacer un escalamiento a nivel planta piloto para poder proponer, a la industria que esté interesada en aplicar estos sistemas, estos materiales como una vía alterna y económica para sus necesidades”, detalló el científico.

Fuente: CONACYT.