Azotobacter, la bacteria generadora de plásticos biodegradables

Es comúnmente conocido que los plásticos derivados del petróleo, presentes en los envases alimenticios y las bolsas que diariamente son usadas en los supermercados y demás establecimientos comerciales, generan un gran impacto en el medio ambiente, debido que estos materiales tienen una difícil degradación, que puede tomar hasta 1.000 años según la estructura del mismo, generando contaminación en los ecosistemas, provocando efectos adversos sobre la vida silvestre, como es el envenenamiento  de los animales por el consumo de los mismos. A consecuencia de lo anterior, se ha generado la necesidad de hallar nuevos materiales que sean lo menos tóxicos posibles para el planeta tierra, ya que los procesos de reciclaje no son lo logran abarcar todo el material que se ha depositado a lo largo de estos años.

Bacteria Azotobacter Vinelandii

Es así como, En el Instituto de Biotecnología (IBt) de la Universidad Nacional Autónoma de México  (UNAM) a cargo de Carlos Felipe Peña, Daniel Segura y Guadalue Espin quienes llevan a cabo estudios de la bacteria Azotobacter vinelandii la cual es capaz de producir dos tipos de polímeros biodegradables y biocompatibles, es decir, que tienen un proceso de descomposición corto y sin residuos tóxicos como el hecho de ser aceptados de manera positiva en el organismo respectivamente. Estos pueden llegar a sustituir los plásticos convencionales mencionados anteriormente, o tener aplicaciones médicas en la fabricación de válvulas cardiacas o soportes para el crecimiento de tejidos.

Este microorganismo se encuentra presente en el suelo llevando a cabo su tarea de fijar el nitrógeno en el mismo, además de no ser  patógena (no genera enfermedades) , es capaz de sintetizar un polímero intracelular llamado Polihidroxibutirato (PHB) , el cual sería el recurso empleado en la industria como solución ecológica, como uno extracelular, el alginato, con enorme potencial de aplicación en el área de alimentos al igual que en el área farmacéutica, gracias que puede añadirse a soluciones acuosas para gelificarlas y es capaz de inmovilizar células y enzimas. Dichos productos son conseguidos como consecuencia de la asimilación de carbono (presente en azúcares), proceso que se lleva a cabo para su crecimiento.

Molécula de PHB

El PHB generado por esta bacteria se caracteriza por ser hebras lineales muy largas, cuyo tamaño se puede manipular con las condiciones de cultivo que se establezcan, logrando modificarlas en membranas con distintos espesores y con características de rugosidad distinta, por su capacidad de ser reducidas a su estructuras más simples, los monómeros, lo cual le da la capacidad de establecer diferentes características al material. Espín Ocampo señala que gracias a esta característica se pueden obtener plásticos trasparentes, oscuros, irrompibles o maleables, lo cual amplia las posibilidades de uso. Adicional a esto, es necesario resaltar que este material y los plásticos que se derivan del mismo son algo quebradizos, sin embargo, este grupo de investigadores ha logrado diseñar cepas (especímenes físicamente variados) por medio de procesos de ingeniería genética originan unos más flexibles.

Muestras de bioplásticos obtenidos

Sin embargo, la ventaja más importante de este material radica en la posibilidad de ser degradado en un periodo no mayor a los cinco meses  como parte de una composta (abono orgánico) o en el fondo de un lago, dado por la existencia en abundancia de microorganismos, hongos y bacterias que consumen dicho material, igualmente, no se genera ningún residuo toxico durante este ciclo.

El principal objetivo de esta investigación ha sido el estudio a profundidad de la genética de la Azotobacter vinelandii, y aplicarlo para la obtención de especímenes genéticamente modificados, capaces de producir más plástico y el diseño de los procesos de cultivo adecuados. En este aspecto,  se eliminaron genes involucrados en el sistema de control de la bacteria, los cuales evitaban un gran crecimiento estructural, los cuales también, hacían más lenta la acumulación de polímero deseado.

 Entre los hallazgos realizados, podemos recalcar, que estos seres pueden desarrollarse en gran variedad de sustratos, no requieren oxígeno o aireaciones muy altas, además, pueden digerir diferentes azúcares, principalmente sacarosa, glucosa y fructosa. De este modo, esta cepa tiene una producción del 85% de PHB, es decir, que por cada gramo de bacterias, 0,85 gramos es de polímero, así logrando obtener 40 gramos por litro de cultivo, con 50 gramos de células , obteniendo el  mayor rendimiento en periodos de 50 o 60 horas, gracias a que se puede modificar su velocidad de crecimiento. 

Carlos Felipe Peña y Daniel Segura, Ivestigadores del IBT de la UNAM

 Finalmente, mediante este desarrollo de bacterias, se encuentra una nueva opción en el abanico de posibilidades para la generación de plásticos más amigables con el medio ambiente, que grades consecuencias ha generado a nuestros ecosistemas por la falta de conciencia y responsabilidad de los seres humanos,  asimismo, se ha considerado la aplicación medica del mismo, en partes del cuerpo como lo son las células de los huesos y las del riñón, según lo establecido por pruebas que resaltan el excelente acoplamiento de las mismas, realizadas por la Facultad de Farmacia de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos.

Realizado por: María José Paternina Chavarriaga

Fuentes bibliográficas

• http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2016_040.html
• http://www.jornada.unam.mx/ultimas/2016/01/27/crea-unam-polimero-biodegradable-para-sustituir-plastico-4291.html
• http://www.biblioweb.tic.unam.mx/libros/microbios/Cap6/
• http://www.oei.es/divulgacioncientifica/noticias_674.htm