Usando bacterias móviles para generar un nuevo film de bioplástico con propiedades barrera mejoradas respecto a los films plásticos habituales

Un trabajo publicado en la revista International Journal of Biological Macromolecules por el grupo liderado por la Prof. Auxiliadora Prieto en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC), y del que es primera autora la postdoctoral Cristina Campano, describe un nuevo material biodegradable, alternativo a las películas de plástico comúnmente conocidas como films, que presenta excelentes propiedades barrera, alta resistencia y transparencia. El diseño y desarrollo de este material se basa en una innovadora estrategia que combina de forma sinérgica conocimientos y técnicas de los campos de la biotecnología microbiana y de la ciencia de materiales.

Las excelentes propiedades barrera y mecánicas de los plásticos de origen petroquímico, su gran durabilidad y su bajo coste, los convierte en materiales indispensables en nuestra vida actual. Sin embargo, la mala gestión de sus residuos y su uso masivo están causando importantes problemas medioambientales con un efecto directo en el cambio climático y en la destrucción de ecosistemas terrestres y marinos. Esta ha sido una de las fuerzas motrices para el establecimiento de la estrategia European Green Deal, cuyo objetivo es frenar el cambio climático y la degradación medioambiental de Europa.

Entre los sectores en los que se utilizan los plásticos de forma masiva destaca el sector del embalaje, en concreto la fabricación de envases, con una contribución del 40,5% sobre el total de aplicaciones. La generación de materiales biodegradables avanzados, generados a partir de fuentes renovables que puedan presentarse como potenciales sustitutos de estos materiales plásticos y que puedan reducir así su impacto en la naturaleza, es una de las alternativas a la industria petroquímica más innovadoras.

Campano et al. han utilizado como punto de partida dos biopolímeros bacterianos de amplio interés biotecnológico. Por una parte, polihidroxialcanoatos (PHAs), biopoliésteres hidrofóbicos producidos intracelularmente por muchos géneros bacterianos que destacan por la posibilidad de diversificar sus propiedades mediante herramientas de biología sintética. Por otro lado, celulosa bacteriana (BC) producida por la bacteria Komagataeibacter medellinensis, un hidrogel con una estructura reticulada microporosa única, ya que presenta túneles homogéneos y capas con diferente densidad de fibras. El estudio ahora publicado muestra cómo las partículas de PHA producidas de forma natural por la bacteria Pseudomonas putida pueden ser incorporadas al interior de la matriz de BC, impulsadas y dirigidas por las mismas bacterias productoras de PHA que actúan como controladoras del proceso.

Como resultado, se han generado films “bioplastificados” biodegradables con un módulo de Young 4 veces superior y una permeabilidad al oxígeno 3 veces inferior a los de los films de tereftalato de polietileno (PET) comerciales, ampliamente utilizados en el campo de los envases.

Gracias a la versatilidad del método ideado en este estudio y a la posibilidad de diversificar la estructura química del PHA, es posible desarrollar una gran variedad de materiales con propiedades a demanda para campos de aplicación muy diversos, lo que amplía exponencialmente sus perspectivas de futuro como potenciales sustitutos de los plásticos de origen petroquímico.

El trabajo es el resultado de una colaboración entre investigadores del CIB Margarita Salas y el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, ambos pertenecientes al CSIC.

Referencia: Gaining control of bacterial cellulose colonization by polyhydroxyalkanoate-producing microorganisms to develop bioplasticized ultrathin films. Cristina Campano, Virginia Rivero-Buceta, María José Fabra and M. Auxiliadora Prieto (2022) International Journal of Biological Macromolecules, 223 (A), 1495-1505. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.11.120