Plásticos de origen bacteriano

Para la sociedad actual, la dependencia de los materiales plásticos es tal que puede resultar complicado describir una situación cotidiana en la que no esté presente algún objeto fabricado total o parcialmente con plástico. Sin embargo, frente a las innumerables ventajas que se derivan de la utilización de los plásticos, está el gravísimo inconveniente de la dificultad que entraña su reciclaje y posterior eliminación; lo que hace que estos materiales se acumulen en la biosfera como productos contaminantes. Es por ello que cada vez cobra mayor importancia el desarrollo de líneas de investigación encaminadas a la obtención de nuevos materiales capaces de sustituirlos. Entre estos nuevos materiales estarían los poli-hidroxialcanoatos, biopolímeros plásticos de origen bacteriano. Se trata de una amplia familia de compuestos que son acumulados intracelularmente por diversas especies bacterianas como materiales de reserva de energía y de poder reductor. Estos materiales poseen unas propiedades físico-químicas similares a las de los materiales plásticos convencionales de origen petroquímico, con la particularidad de que pueden ser biodegradados por los propios microorganismos que los producen, hasta lograr su total mineralización, siendo los productos finales del proceso de biodegradación el agua y el dióxido de carbono. En la actualidad existen algunas empresas que producen industrialmente y comercializan estos polímeros plásticos de origen bacteriano, siendo la aplicación más extendida la elaboración de envases para la industria cosmética. No obstante, los elevados costes de procesamiento y producción parecen ser el principal freno a la expansión de estos materiales. Biodegradables y biocompatibles Aparte del carácter biodegradable de estos polímeros plásticos, otra de sus propiedades más definitorias es su carácter biocompatible; es decir, que pueden ser introducidos en tejidos animales sin provocar la alteración de los diferentes parámetros bioquímicos que determinan la homeostasis. En este sentido, estos polímeros plásticos de origen bacteriano se utilizan para la elaboración de microesferas cargadas con fármacos (por ejemplo antibióticos) que permiten la liberación progresiva del principio activo a medida que el material va siendo degradado en el interior del organismo vivo. Otra aplicación terapéutica desarrollada en torno a estos biopolímeros consiste en utilizarlos como molde y soporte para la regeneración de diferentes tejidos; en esta línea se ha descrito el uso de estos materiales en la regeneración de la válvula tricúspide del corazón en corderos. Los poli-hidroxialcanoatos se encuentran en el interior de la bacteria localizados en cuerpos de inclusión que pueden observarse al microscopio óptico y al electrónico de transmisión, donde aparecen como gránulos claros. La observación mediante microscopía electrónica de barrido de las bacterias que acumulan estos materiales muestra las deformaciones causadas para darles acomodo intracelularmente. Pseudomonas putida U es una cepa bacteriana que produce y acumula intracelularmente biopolímeros plásticos a partir de ciertos precursores. El hecho de que esta cepa acumule intracelularmente estos biopolímeros es el reflejo de una actividad metabólica compleja. El núcleo de esta actividad metabólica reside en una región del genoma de esta cepa que denominamos locus pha. Esta región se extiende a lo largo de 7.000 pares de bases y en ella se localizan seis genes. Estos genes codifican las proteínas responsables de la generación del polímero, de su acumulación en las estructuras granulares, del mantenimiento de la integridad de los gránulos que contienen el polímero y de la posterior despolimerización. Modificación genética En la cepa silvestre de P. putida U la acumulación de este tipo de polímero representa del orden del 10-15% de su peso seco. No obstante, el grupo de investigación dirigido por José María Luengo, catedrático del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de León, ha obtenido una cepa modificada genéticamente capaz de acumular una cantidad neta de polímero plástico hasta alcanzar valores del 65-70% de su peso seco, trabajo que se encuentra integrado en la tesis doctoral defendida por el autor de este artículo. La biodegradación de estos biopolímeros plásticos pasa necesariamente por un proceso de despolimerización. En este proceso se liberan las unidades monoméricas que en el caso particular de los polímeros de naturaleza aromática, se liberan unidades determinadas que poseen actividad antibacteriana frente a diferentes especies del género Listeria, particularmente frente a Listeria monocytogenes. Esto abre un nuevo campo de intervención en la lucha contra este microorganismo que, por su ubicuidad y por sus características fisiológicas, constituye un peligroso patógeno difícil de eliminar en la industria alimentaria. En nuestro grupo de investigación hemos obtenido una cepa de P. putida U genéticamente modificada que es capaz de producir de forma masiva estos compuestos, lo cual supone un notable avance científico y biotecnológico con especial repercusión en la sanidad (humana y animal) y en la industria alimentaria.