Procesamiento

Utilizan imanes para extraer moléculas de las algas para las industrias de la belleza y bioplásticos

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By Milthon Lujan

por Catherine Collins*
Los emprendedores en el sector de la acuicultura enfrentan un problema: extraer todas las moléculas valiosas de las macroalgas y las células de las algas. Pero las enzimas marinas y los imanes ahora están haciendo que sea más fácil remover las moléculas preciosas e incluso pueden convertir a las microalgas en “vehículos” guiados magnéticamente para la entrega selectiva de medicamentos.

Las células de las algas contienen todo tipo de sustancias útiles, como los omegas, que son usados en suplementos alimenticios, proteínas, antioxidantes para productos de belleza, y químicos orgánicos que son usados para elaborar alternativas biodegradables al plástico.

Desafortunadamente, más de la mitad de las sustancias que se encuentran en las algas no pueden ser cosechadas.

“El problema con el proceso industrial de extraer alginatos (un tipo de ácido encontrado en las macroalgas y que se emplea en la industria farmacéutica) es que el 60% de la biomasa no será utilizable para nada más” dijo el Dr. Kévin Cascella, biólogo molecular marinos y gerente del proyecto GENIALG.

El proyecto está empleando enzimas marinas para asegurar que todas las moléculas útiles que se encuentran dentro de las células de algas se puedan extraer para uso industrial.

Como resultado de los avances realizados en la secuenciación de próxima generación y el análisis del genoma completo de las bacterias que viven en las macroalgas, GENIALG piensa que se podrían desarrollar métodos relevantes para superar la pared celular de las macroalgas.

Ellos comenzaron cultivando selectivamente las macroalgas para obtener mayores tasas de crecimiento y un mejor rendimiento. Mediante el uso de técnicas de análisis genético. el equipo está identificando las regiones del genoma vinculadas a rasgos específicos. Este podría ser el contenido de lípidos de una célula de macroalga, por ejemplo. Los lípidos son particularmente interesantes para los nutracéuticos, la industria de los suplementos dietéticos.

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Luego los investigadores analizaron cómo mejorar la extracción física y bioquímica de las biomoléculas.

Los procesos industriales actuales implican romper las células de las macroalgas por molienda o prensado. De esta manera, las células pasan por un proceso de fraccionamiento para separar el contenido líquido de las partes sólidas en la célula. A continuación, los compuestos se eliminar con enzimas, que actúan como tijeras biológicas, rompiendo la pared celular en lugares específicos. Se utilizan enzima específicas para generar y liberar biomoléculas valiosas.

Enzimas marinas

Los investigadores de GENIALG en la Roscoff Biological Station (Francia) han estado trabajando en enzimas marinas durante los últimos 20 años, y creen que han encontrado algunas enzimas bacterianas que podrían producir mayores rendimiento que los comerciales.

“Los diferentes tipos de combinaciones de enzimas permiten la degradación de la pared celular a las macroalgas” destacó el Dr. Cascella, agregando que estas combinaciones generan diferentes clases de moléculas. El equipo prueba las nuevas moléculas para ver si podrían ser útiles en aplicaciones médicas u otras.

El equipo tiene dos plantas piloto de biorrefinería y está construyendo un biobanco, donde los científicos y el público en general pueden estudiar las cepas de algas marinas en diferentes puntos del ciclo de vida. De acuerdo al Dr. Cascella, ya han encontrado un compuesto particular que tiene el potencial de afectar las células cancerosas, que actualmente están investigando con más detalle.

Las enzimas no son el único medio para recolectar los compuestos buscados. Otro método que están investigando otros científicos implica el uso de imanes.

Para que las microalgas crezcan, la fotosíntesis y produzcan biomoléculas valiosas para las diferentes industrias, ellas deben estar suspendidas en el agua y tener acceso a una fuente de luz. Pero la luz no viaja a través del agua de manera uniforme, y las células de microalgas se mueven libremente.

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El proyecto VALUEMAG pensó que los imanes podrían mantener las células de microalgas consistentemente cerca de una fuente de luz para que puedan fotosintetizar a la velocidad máxima. Ellos insertaron pequeñas nanopartículas de hierro dentro de las células de microalgas para “magnetizarlas”, utilizando un nuevo dispositivo desarrollado por el proyecto. Luego, las células se extienden a través de un cono con un superficie magnética y se alimentan con una corriente constante de agua y luz. Esto asegura que ellas produzcan tanta biomoléculas como sea posible.

Imanes

Cuando es hora de cosechar esas biomoléculas útiles, los imanes se usan una vez más.

El equipo primero usa un proceso llamado “extracción de CO2 supercrítico” para romper las células de microalgas.

Cuando las células se rompen, los investigadores quedan con una solución de extractos de microalgas y nanopartículas. Para remover las moléculas que desean, como proteínas o lípidos, el proyecto emplea una nueva técnica que ellos desarrollaron llamado “separación magnética selectiva” dice el profesor Evangelos Hristoforou, director del Laboratory of Electronic Sensors en la National Technical University of Athens (Grecia), y coordinador del proyecto VALUEMAG.

El método consiste en cubrir las nanopartículas con ligandos, pequeñas moléculas que se unen a otras moléculas, como una especie de velcro bioquímico. El ligando se atrae específicamente a una molécula objetivo particular y, por lo tanto, “atrapa” la molécula relevante. Debido a que la nanopartícula está magnetizada, exponer la mezcla a un imán permite que la molécula atrapada, así como el ligando y la nanopartícula, se extraigan de la mezcla. El último paso separa el ligando y la nanopartícula, y la molécula es liberada.

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Como los dos métodos no requieren químicos, los extractos son seguros para comer o usar en cosméticos.

La investigación de VALUEMAG también tiene posible aplicaciones biomédicas. Los científicos descubrieron que las células de microalgas magnetizadas podría reemplazar a las células madre humanas utilizadas para administrar medicamentos.

Mayor información:

VALUEMAG https://www.valuemag.eu/ 

GENIALG https://genialgproject.eu/ 

*Horizon Magazine

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