México.- Por su trabajo “Aislamiento asistido enzimáticamente de nanopartículas de celulosa de alta calidad a partir de tallos de lirio acuático”, un grupo interdisciplinario de profesores de la Unidad Iztapalapa y el doctor Gregorio Juárez Luna, egresado del Posgrado en Biotecnología, obtuvieron el Premio a la Investigación 2020, con el que la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) reconoce las aportaciones científicas y humanísticas de sus académicos.
El proyecto ganador en el área de Ciencias Biológicas y de la Salud está dirigido a la obtención de nanopartículas de celulosa del lirio acuático, que en principio tendría dos campos de potencial aplicación: la fabricación de semiconductores de escala nanométrica y como acarreador de moléculas activas en seres vivos.
El doctor Ernesto Favela Torres, adscrito al Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa, expuso en entrevista que en la Institución se han desarrollado indagaciones con lirio acuático desde hace más de 30 años, patrocinadas por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y la Secretaría de Educación, Ciencia, Tecnología e Innovación de la Ciudad de México e incluso por la Organización de Estados Americanos.
El objetivo ha sido proponer opciones de uso de esta planta, considerada invasiva y cuya presencia detona muchos problemas a la pesca, la navegación y a las presas con funciones en la hidroelectricidad, entre otras actividades, pero que también puede ser empleada como materia prima para la elaboración de diversos productos.
En la UAM se han impulsado algunas estrategias a partir de esa especie flotadora, por ejemplo, la generación de etanol, biogás, enzimas y compostas, así como en la preparación de prebióticos, un estudio que “fue exitoso y nos condujo a la solicitud y la obtención de una patente por parte del Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual”.
En este caso, el propósito fue lograr nanopartículas de celulosa de alta calidad a partir de la fracción celulósica del tallo de lirio acuático y para ello, una vez extraída la sustancia, se sometió a tratamientos termoquímico, peróxido alcalino e hidrólisis enzimática, mediante un complejo celulolítico creado por la empresa de biotecnología Novozyme™.
El antecedente de este trabajo está en la experiencia que el doctor Juárez Luna posee en aislamiento de celulosa de matrices complejas “que abarca todo lo verde de la naturaleza, por lo que propuso evaluar la posibilidad de construir nanocristales de buena calidad de este biopolímero” en los que predominara la parte cristalina sobre la amorfa y con tamaño y cristalinidad homogéneos.
Aun cuando el grupo de especialistas tiene manejo en lirio acuático, se requería contar con expertos en nanotecnología, por lo que fueron invitados los doctores Nikola Batina Skeledzija, docente del Departamento de Química de la Unidad Iztapalapa, e Iván Quevedo, investigador de la Universidad Iberoamericana.
Una vez conformado el equipo, se conjuntaron las estrategias para extraer la celulosa. “Tomamos lirio, lo separamos en hoja, raíz y tallo y nos quedamos con el tallo”, que más tarde es deshidratado para recibir después un tratamiento ligero con ácido sulfúrico, seguido de un procedimiento con peróxido alcalino y agua oxigenada.
Hemos desarrollado una tecnología ambientalmente amigable porque usamos enzimas
Este proceso “nos permitió obtener celulosa de alta calidad, pero luego tuvimos que hidrolizarla enzimáticamente para conseguir nanocristales de buena calidad y lo hicimos con enzimas, capaces de romperla en condiciones controladas”, ya que cuando se corta con ácido sulfúrico en diferente concentración y cantidad de calor, surgen muchos residuos.
De lo anterior concluimos que “hemos desarrollado una tecnología ambientalmente amigable porque usamos enzimas”, ya que las ventajas que tiene esta celulosa es su origen natural, absolutamente biodegradable y se absorbe de inmediato en el organismo, dijo el también Profesor Distinguido de la UAM.
A partir de los resultados de este trabajo, uno de los empleos potenciales de interés para el grupo del doctor Batina Skeledzija es la fabricación de semiconductores de escala nanométrica, mientras que “otro –que a mí me gusta más–” es como acarreador de moléculas activas en los seres vivos, es decir, “en estas nanotecnologías o nanopartículas de celulosa asociamos ciertas moléculas que son ingeridas por el humano u otro ser vivo y transportadas a su lugar de acción, donde se libera el principio activo para actuar”.
La fabricación de nanoacarreadores puede servir para atender ciertos problemas fisiológicos o de salud, no sólo en las personas. “Esas son las dos aplicaciones más convenientes que veo”, declaró el doctor Favela Torres.
Desafortunadamente, con la contingencia “no hemos ofrecido el proyecto porque son estudios que deben hacerse en laboratorio, pero una vez que estemos en mejores condiciones para regresar a la Universidad, lo promoveremos con científicos dedicados al tema de salud, entre ellos el doctor Pablo Gustavo Damián Matzumura, académico del Departamento de Biología de la Reproducción, para evaluar la posibilidad de construir estos microacarreadores”.
La investigación puede contribuir de manera parcial al manejo del lirio acuático, porque para satisfacer la demanda de nanopartículas de celulosa “tendríamos que usar una fracción muy pequeña; sin embargo, los nanocristales se producen en volúmenes bajos, pero con alto valor agregado y esto nos posibilita rentabilizar las estrategias de manejo sustentable de esta planta respecto de otras opciones, incluidos el composteo o la generación de energía eléctrica, que no son tan rentables”.
Otras aportaciones importantes del estudio son la formación de recursos humanos; la integración de un equipo multidisciplinario para futuras propuestas, y la oferta de productos potenciales para el aprovechamiento de los nanocristales, concluyó el especialista.