México.- Cinco patentes concedidas y tres en proceso de registro son algunos resultados logrados por el Laboratorio de Biopolímeros de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), gracias al trabajo de investigación realizado durante más de 20 años dirigido a generar un bioproceso para la obtención de quitina y quitosano, derivados de desperdicios de camarón y de alto valor agregado.
La doctora Keiko Shirai Matsumoto, responsable de dicho espacio y profesora del Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa, expuso en entrevista que hace dos décadas empezó –junto con sus alumnos– a laborar a escalas muy pequeñas con subproductos derivados del procesamiento de dicho crustáceo, de gran importancia económica en el plano nacional por su rendimiento en cuanto a captura y en la actividad acuícola, sin embargo, se calcula que la cantidad de desperdicios que ocasiona supera en más de la mitad a lo alcanzado.
Frente a dicha problemática la instancia universitaria se dio a la tarea de desarrollar vías para conseguir, en particular, dos biopolímeros: quitina y quitosano, que se encuentran en una cantidad considerablemente alta en los residuos de crustáceos y por sus propiedades no tóxicas, biodegradables, biocompatibles y su amplio espectro de aplicación en las industrias médica, agrícola y alimentaria, así como en el tratamiento de aguas.
Los desechos de la especie que se utilizan para llevar a cabo los bioprocesos de quitina y quitosano son el caparazón, el exoesqueleto, la cabeza e incluso aquellos ejemplares que mueren antes de llegar a la talla estándar, de acuerdo con un esquema que busca ofrecer una alternativa a los comerciales, que se caracterizan por las concentraciones altas de compuestos corrosivos –los ácidos álcalis, entre ellos– así como por el empleo de gran cantidad de energía.
“Nosotros practicamos técnicas biotecnológicas, entre ellas las enzimas y microorganismos para tratar de purificarlos de manera más específica y suave, quitando concentraciones muy elevadas de las fusiones mencionadas” y la ventaja de este tipo de métodos biológicos es que “nos permiten recuperar, además de los polímeros, otras sustancias que no sufren degradación total”, como en el caso de productos convencionales, es decir, que pueden extraerse quitina, pigmentos e hidrolizados proteicos.
Gracias a este estudio, el Laboratorio ha obtenido dos patentes directas, con las cuales se protege la tecnología innovadora para que los compuestos que se recuperan mantengan el peso molecular, la cristalinidad y una serie de peculiaridades que puede ser ventajosa en algunos sectores.
“A la fecha tenemos cinco licencias concedidas y tres en evolución” en diversas etapas, pues ya pasaron el examen de forma y se encuentran en el de fondo; de manera adicional este espacio universitario ha divulgado más de 70 publicaciones directas sobre el bioproceso.
En esta línea de investigación se han capacitado recursos humanos de alto nivel –licenciatura, maestría y doctorado– que por esta indagación han recibido los premios Nacional de Ciencia y Tecnología, que otorga la firma Coca-Cola, y el Christopher Augur –que da la Unidad Iztapalapa en colaboración con el Institut de Recherche pour le Développement (IRD), de Francia– a los mejores trabajos realizados por estudiantes de posgrado en Biotecnología.
Por sus rasgos distintivos, la quitina y el quitosano poseen un amplio espectro de administración en los rubros ya referidos, mientras que en el área medioambiental tienen gran alcance, ya que por sus particularidades químicas son muy buenos adsorbentes de contaminantes, por lo que en la actualidad “desarrollamos un proyecto que busca usarlos para hacer materiales que sirvan a la remoción de sustancias dañinas en agua”, sobre todo metales pesados y poluciones emergentes que van desde disruptores endócrinos, hasta colorantes de difícil eliminación, a partir del financiamiento de la Secretaría de Educación, Ciencia, Tecnología e Innovación de la Ciudad de México (SECTEI).
La idea de emplear esta tecnología es generar ingredientes que además sean biodegradables, ya que resulta muy común que al sustraer un contaminante de un nicho sea trasladado a otro ecosistema, pero en este caso se crea un elemento que evita esto mediante mecanismos sustentables, sostenibles y ecológicamente adecuados, comentó la doctora Shirai Matsumoto.
La salud es también un campo de aplicación prioritario de estos polímeros naturales que en el Laboratorio se han estudiado como componentes de andamiaje para el cultivo de células en la ingeniería de tejidos, con el inicio de una línea de investigación en torno a esta temática a raíz de un proyecto patrocinado por el Fondo Sectorial de Salud –en asociación con el Instituto Nacional de Rehabilitación– para elaborar materiales contra las quemaduras, ya que cuando se degradan ayudan a la cicatrización.
En este tipo de heridas que requieren evitar las infecciones, el quitosano es un antimicrobiano y se ha visto que auxilia en ambos propósitos, por lo que esta línea de indagación ha sido muy productiva y están en curso sistemas de liberación controlada de algunas sustancias de interés en el tratamiento contra el cáncer.
La agricultura es otra área de oportunidad, no obstante, “nosotros no la hemos impulsado, aunque sí en la conservación de alimentos”, en virtud de que el Departamento de Biotecnología dispone de un espacio en el que hemos trabajado en la poscosecha de frutas y hortalizas para alargar la vida de anaquel, así como con cárnicos y lácteos fabricando empaques que sean bioactivos, biodegradables e incluso comestibles, ya que estos polímeros pueden consumirse al no tener toxicidad para el ser humano.
Una cuarta área está relacionada con las enzimas que participan en varios aspectos, por ejemplo, la biodegradabilidad de los polímeros, pues las quitinasas son responsables de hidrolizar y degradarlos, utilizándose en el control biológico y, aun cuando “no laboramos en forma directa en esta materia, sí hemos estudiado los mecanismos de acción de esas enzimas, sobre todo en la producción de oligosacáridos, los cuales tienen una bioactividad trascendental”.
Los ámbitos relevantes de aplicación de biopolímeros son muchos, sin embargo, el medioambiental demanda más atención ante el uso indiscriminado de compuestos que no se degradan –plásticos derivados del petróleo, sobre todo– y si bien pueden ser reciclados, “si no tenemos un buen esquema, no habrá una solución de corto plazo a la acumulación y disposición mal hecha de los mismos”, lo que afecta al mundo y en la Ciudad de México se ha llegado a adecuar la Ley de Residuos Sólidos. Estos biopolímeros pueden dar soluciones a circunstancias derivadas de la proliferación de ciertas sustancias en el entorno, concluyó la académica.