Microorganismos bioingenieros: una nueva solución para la descomposición de residuos plásticos

Según la Agencia de Protección Ambiental, Estados Unidos genera aproximadamente 40 millones de toneladas de desechos plásticos al año, de los cuales el tereftalato de polietileno (PET) representa el 64 %. Como plástico de embalaje común, el PET es muy resistente a la descomposición y tarda siglos en descomponerse. Para abordar este problema, el equipo de Rice creó bacterias adhesivas incorporando un aminoácido natural llamado 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA), que es clave para las fuertes propiedades de adhesión de los mejillones.

"Nuestra investigación tiene un gran potencial para abordar el creciente problema de la contaminación plástica en Estados Unidos y en todo el mundo", dijo el líder del estudio Han Xiao, director del Centro Synthesis X de Rice y profesor asociado de química, biociencias y bioingeniería.

Mejor adhesión para la degradación de plásticos

Usando la tecnología de expansión del código genético, el equipo incorporó con éxito DOPA en las bacterias, lo que aumentó significativamente su capacidad de unirse a las superficies de PET. Probadas a 37 grados Celsius, las bacterias modificadas mostraron un notable aumento de 400 veces en la adhesión. Esta adhesión mejorada se combinó con una enzima poderosa conocida como tereftalato de polietileno hidrolasa, que descompone el PET en fragmentos más pequeños y manejables. Los resultados mostraron una degradación significativa del plástico en tan solo una noche.

Una nueva vía para el reciclaje eficiente

El innovador enfoque de los investigadores ofrece un método más rápido y eficiente para descomponer los residuos plásticos, lo que supone una nueva vía para el reciclaje y la reducción del impacto medioambiental. "Nuestro método subraya la utilidad innovadora de la expansión del código genético en la ingeniería de materiales y células. Es muy prometedor para resolver problemas del mundo real", afirmó Xiao.

Combate contra la bioincrustación en aplicaciones marinas y médicas

Más allá de la degradación del plástico, las propiedades adhesivas de las proteínas modificadas tienen aplicaciones potenciales para abordar la bioincrustación, la acumulación no deseada de microorganismos y algas en superficies sumergidas. Este fenómeno puede dañar barcos, estructuras submarinas y tuberías, lo que genera un mantenimiento costoso. Las proteínas modificadas con DOPA pueden formar una fuerte barrera en superficies orgánicas y metálicas, lo que previene eficazmente la bioincrustación.

En el sector sanitario, estas interacciones se pueden aprovechar para crear conjugados de proteínas y materiales inteligentes para diversas aplicaciones biomédicas. "Esta investigación abre nuevas vías para el desarrollo de biomateriales avanzados para dispositivos médicos implantables, ingeniería de tejidos y administración de fármacos", añadió Mengxi Zhang, primer autor del estudio y estudiante de posgrado en química.

El trabajo pionero del equipo de la Universidad Rice ofrece una solución multifacética a los desafíos duales de los desechos plásticos y la bioincrustación, allanando el camino para aplicaciones más amplias en los campos ambiental y médico.