Los mejillones inspiran una forma pegajosa de limpiar los residuos plásticos

Los científicos han aprovechado el genio adhesivo de la naturaleza (el poder pegajoso de los mejillones) para crear microorganismos modificados biológicamente con un fuerte vínculo que podría ayudar a transformar la limpieza ambiental.

Al combinar esta fuerza de unión amplificada con una enzima que descompone los plásticos dañinos, su descubrimiento ofrece una nueva herramienta potencial para abordar la contaminación plástica.

La investigación en Pequeños métodos también puede frenar la bioincrustación, abordando desafíos que han existido durante mucho tiempo en industrias que van desde el transporte marítimo hasta la medicina.

Estados Unidos produce aproximadamente 40 millones de toneladas de desechos plásticos cada año, según la Agencia de Protección Ambiental, de los cuales el tereftalato de polietileno (PET) representa el 64%. El PET, un plástico que se encuentra a menudo en los envases, es notoriamente resistente a la degradación y tarda siglos en descomponerse.

La innovación del equipo le permitió crear bacterias y proteínas adhesivas que podrían ayudar a países de todo el mundo a descomponer el PET de manera más eficiente.

«Es muy interesante que nuestra investigación sea prometedora para abordar el creciente problema de la contaminación plástica en los Estados Unidos y en todo el mundo», dice el líder del estudio Han Xiao, director del Centro de Síntesis X de la Universidad Rice; profesor asociado de química, biociencias y bioingeniería; y becario del Instituto de Investigación y Prevención del Cáncer de Texas (CPRIT).

Las bacterias de ingeniería se diseñaron utilizando tecnología de expansión del código genético, incorporando un aminoácido natural llamado 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA), responsable de las propiedades adhesivas de los mejillones. Los investigadores mejoraron significativamente su capacidad para unirse a superficies de PET modificando las bacterias con DOPA.

Las bacterias modificadas, analizadas en muestras de PET a una temperatura de 37 grados Celsius (98,6 grados Fahrenheit), mostraron un aumento de 400 veces en la adhesión. Esta bacteria cohesiva se combinó con una enzima llamada tereftalato de polietileno hidrolasa para descomponer el material en fragmentos más pequeños y manejables, lo que resultó en lo que los investigadores llaman una cantidad significativa de degradación del plástico durante la noche.

Este enfoque innovador podría proporcionar una nueva solución para el reciclaje de plástico, ofreciendo una forma más rápida y eficiente de reducir los desechos plásticos y su impacto ambiental.

“Nuestro enfoque destaca la utilidad innovadora de expandir el código genético en la ingeniería celular y de materiales. Potencialmente puede transformar las aplicaciones de bioingeniería y resolver problemas del mundo real», afirma Xiao.

Además de abordar la contaminación plástica, la investigación ofrece posibles soluciones a la bioincrustación, la acumulación no deseada de microorganismos, plantas, algas y pequeños animales en superficies sumergidas que pueden dañar cascos de barcos, estructuras submarinas y tuberías.

Las proteínas modificadas con DOPA mostraron fuertes capacidades de unión a superficies orgánicas y metálicas, creando una barrera que previene la acumulación de microorganismos y otros materiales.

Además, el descubrimiento del investigador tiene amplias aplicaciones, incluido el campo de la atención sanitaria. Por ejemplo, se puede utilizar para prevenir el crecimiento bacteriano en dispositivos médicos, haciéndolos más seguros y eficaces, afirman los investigadores.

«Esto abrirá nuevas vías para explotar estas interacciones para desarrollar conjugados material-proteína inteligentes para diversas aplicaciones biomédicas, como dispositivos médicos implantables, ingeniería de tejidos y administración de fármacos», afirma Mengxi Zhang, primer autor del estudio y estudiante de posgrado en química. . .

Esta investigación fue respaldada por subvenciones de CPRIT, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Robert A. Welch, el Departamento de Defensa de EE. UU., el Premio de Investigación Colaborativa de la Fundación John S. Dunn y Hamill para la Innovación.

Fuente: Universidad Rice