Un nuevo método para mejorar la formación de biopelículas y aumentar la eficiencia de la bioestimulación

Científicos de Birmingham han revelado un nuevo método para aumentar la eficiencia en biocatálisis, en un artículo publicado hoy en Perspectivas materiales.

La bioestimulación utiliza enzimas, células o microbios para estimular interacción químicaSe utiliza en lugares como las industrias alimentaria y química para fabricar productos a los que no se puede acceder mediante síntesis química. Puede producir productos farmacéuticos, productos químicos finos o ingredientes alimentarios a escala industrial.

Sin embargo, un desafío importante en la bioestimulación es que los microbios más comunes, como los probióticos y las cepas no patógenas de E. coli, no son necesariamente buenos para formar biopelículas, los ecosistemas que promueven el crecimiento y que forman un microambiente protector alrededor de las comunidades microbianas y su resiliencia. y así aumentar la Productividad.

Este problema suele resolverse con Ingeniería genéticapero los investigadores, el Dr. Tim Overton, de la Facultad de Ingeniería Química de la universidad, y el Dr. Francisco Fernández Trillo, de la Facultad de Química, ambos miembros del Instituto de Microbiología e Infección, se propusieron crear un método alternativo para eludir este costoso y lento proceso.

Los investigadores identificaron una biblioteca de polímeros sintéticos y probaron su capacidad para catalizar biopelícula Formación de la bacteria E. coli, uno de los microorganismos más estudiados, comúnmente utilizado en bioestimulación.

Este ensayo usó una cepa de Escherichia coli (MC4100) que se usa ampliamente en ciencia básica para estudiar genes y proteínas y se sabe que es pobre en la formación de biopelículas, y la comparó con otra cepa de Escherichia coli cepa PHL644, una cepa isogénica obtenida a través de evolución que es una buena ex-biopelícula.

Este examen reveló la química más adecuada para estimular la formación de biopelículas. Los polímeros hidrófobos superaron a los polímeros moderadamente catiónicos, y los derivados aromáticos y heterocíclicos se comportaron significativamente mejor que los polímeros alifáticos equivalentes.

Luego, los investigadores monitorearon la biomasa y la actividad biocatalítica de ambas cepas incubadas para detectar la presencia de estos polímeros y descubrieron que MC4100 coincide e incluso supera a PHL644.

Otros estudios han examinado cómo los polímeros catalizan estos profundos aumentos de actividad. La investigación aquí indicó que los polímeros precipitan en solución, actúan como coagulantes y catalizan un proceso natural llamado floculación que estimula a las bacterias a formar biopelículas.

El Dr. Fernández Trillo dijo: “Exploramos una amplia gama quimicos Espaciar y seleccionar los productos químicos y polímeros de mejor desempeño que aumentan la actividad bioestimulante de Escherichia coli, la columna vertebral de la biotecnología. Esto ha dado como resultado una pequeña biblioteca de polímeros sintéticos que aumentan la formación de biopelículas cuando se usan como aditivos simples para el cultivo microbiano. Hasta donde sabemos, actualmente no existen métodos que proporcionen esta simplicidad y versatilidad al promover biopelículas de bacterias beneficiosas. «

“Estos polímeros sintéticos pueden eludir la necesidad de introducir características para formación de biopelículas A través de la edición de genes, que es costosa, lleva mucho tiempo, es irreversible y requiere que alguien con conocimientos de microbiología la implemente. Creemos que este enfoque tiene un efecto más allá de las biopelículas para la bioestimulación. Se puede utilizar una estrategia similar para identificar polímeros candidatos para otros microorganismos, como probióticos o levaduras, y para desarrollar nuevas aplicaciones en la ciencia de los alimentos, la agricultura, el bioprocesamiento o la salud. «

La Universidad de Birmingham Enterprise ha presentado una solicitud de patente para este método y polímero Aditivos, ahora en busca de socios comerciales para la concesión de licencias.