Tecnología España , Valladolid, Martes, 03 de enero de 2006 a las 16:42

La Universidad de Valladolid estudia el uso de cultivos agrícolas para la producción de nuevos materiales

El Grupo de Materiales Avanzados y Nanobiotecnología ya cuenta con una empresa a través de la que comercializa 50 genes de su creación

Beatriz G. Amandi/DICYT El Grupo de Materiales Avanzados y Nanobiotecnología de la Universidad de Valladolid, que produce desde hace tiempo genes sintéticos para obtener nuevos materiales a la carta, ha comenzado ya a trabajar en la búsqueda de los cultivos agrícolas más adecuados para la producción de estos materiales a gran escala. Dichos cultivos, además de suponer una alternativa a otros en declive, como la remolacha azucarera, permitirán producir materiales que en el futuro podrían ser empleados como sustitutos de plásticos, biomateriales o materia prima en nanotecnología.

Según ha explicado a DICYT el investigador, su trabajo parte de la idea básica de que “las células construyen materiales fantásticos como proteínas y lo hacen siguiendo las instrucciones del código genético. Hasta ahora era posible transformar unos genes de unos seres a otros, dando lugar a los transgénicos, pero nosotros pensamos también en la posibilidad de diseñar nosotros el gen con las características que nosotros queríamos y ser capaces de que un microorganismo lo fabrique de cero”, explica. El objetivo es que el microorganismo actúe como una factoría celular y sea capaz de producir el material que se desea.

Con este planteamiento han comenzado a trabajar en tres campos fundamentales: la biomedicina, la nanotecnología y la obtención de productos de producción masiva o polímeros, como son plásticos o cauchos. Cabello explica que este proceso tiene tres pasos: el primero que supone la producción del material por parte del microorganismo, el segundo que consigue mayor producción de material a través de otro organismo más complejo como pueden ser organismos llamados levaduras y, finalmente, el tercer y último paso que es la producción a gran escala y que se proyecta hacer con plantas.


Este sistema de producción es especialmente eficaz cuando se abordan materiales complicados que requieren de largos y costosos procesos químicos para su elaboración. “La Química ya está llegando a su límite en el grado de precisión que requieren los materiales futuros; sin embargo, el grado de precisión de los materiales proteicos es mucho mayor, son materiales mas complejos, completos y funcionales que los conseguidos por la química, y, además, el procedimiento biotecnológico tiene muchas ventajas desde el punto de vista industrial, ya que permite la estandarización a gran escala, con gran precisión”, puntualiza.

Así mismo, este método también presenta ventajas desde el punto de vista medioambiental, puesto que emplea elementos naturales como el agua, y no requiere de grandes temperaturas para sus procesos. Se trata por tanto de procedimientos biosostenibles.

Creación del gen

El objetivo de estos investigadores ha sido, por tanto, conseguir un gen sintético capaz de producir el polímero deseado. Para ello, han tenido que utilizar técnicas de biología molecular, pero según explica Cabello, han tenido que ir creando sus propios procesos para lograr crear los primeros genes sintéticos creados de cero, en territorio europeo.

Así, la etapa inicial es el diseño del gen que, según apunta el científico “se tiene en la cabeza, y hay que conseguir plasmarlo en realidad”. Lo que se trata de conseguir es una determinada secuencia de ADN que codifica un proteína concreta y que no existe en la naturaleza. Esto se crea a partir de los ácidos nucleicos que se compran en laboratorios especializados, y cuyo origen es químico. Estos ácidos se pegan uno detrás de otro, para conseguir la secuencia deseada. Los genes que manejan pueden tener 3000 ó 5000 pares de ácidos nucleicos que han ido construyendo a través de secuencias pequeñas de ADN. Estas pequeñas secuencias se consiguen por técnicas ya conocidas a través de sintetizadores artificiales automáticos. Ellos fueron construyendo pequeños fragmentos por esta vía (de unos 200 pares) y, después, fueron insertando los pequeños fragmentos en un microorganismo que actúa como soporte de esa secuencia de ADN.

El siguiente paso implica conseguir mayor cantidad de ADN, y eso se hace mediante una amplificación de la secuencia de ADN (este es un procedimiento ya muy conocido que se emplea, por ejemplo, en las identificaciones genéticas que realiza la policía). Esta secuencia amplificada ya permite obtener mayores cantidades, que se van colocando en el orden deseado para conseguir la secuencia buscada que, a su vez, dará lugar a la producción de las nuevas proteínas y, con ellas, al nuevo material.

"Es como una especie de Lego, que permite construir el gen último que se introduce en un microorganismo que realiza el trabajo final de crear el material", aclara el investigador.

Esta fase ya está superada y ahora están trabajando ya en la segunda, donde emplean otros microorganismos más complejos, como las levaduras, para comprobar que el proceso se repite adecuadamente y se consigue material en mayores cantidades. El tercer paso, tienen previsto realizarlo a lo largo de 2006 e implica introducir estos materiales para que sean expresados por plantas y, de ese modo, ya solo se necesitaría procesarla (por procesos convencionales) para conseguir grandes cantidades de material.

Para la extracción de material, según indica Rodríguez Cabello, existen varias posibilidades: “Lo más básico es emplear una planta modelo que produzca mucha hoja y luego, por machacado, lixiviado u otro procedimiento se extrae el material”. En este tipo de procesos suele emplearse una variedad de la planta de tabaco que acumula el material en las hojas, por lo que resulta fácil su extracción. Sin embargo, no es la única opción, también se podría hacer por tubérculos o tallos, dependiendo del tipo de material que se quiere conseguir.

 

 

Rentabilizar la investigación
El Grupo de Materiales Avanzados y Nanobiotecnología de la Universidad de Valladolid ha conseguido ya crear una empresa vinculada a los más de 50 genes que ya tienen patentados, con el objetivo de obtener rentabilidad de su investigación. De los tres campos en los que se plantean trabajar, está previsto que comiencen a hacerlo por el de los materiales destinados a biomedicina “son materiales con un valor añadido alto, por el que los que el sector empresarial farmacéutico estaría dispuesto a pagar”, apunta Cabello, quien explica que esto no ocurre con otros materiales como los plásticos, donde todavía resulta muy barato obtenerlos del petróleo y, además, se trata de un sector muy fuerte contra el que no se puede competir aún. “Tendríamos que mejorar los costes de producción, para poder competir en precios y eso es algo aún lejano”.

La empresa que han creado tiene actualmente su sede en Paterna (Valencia), de donde procede uno de los socios; sin embargo, tienen previsto instalar una filial en el futuro parque científico de la Universidad de Valladolid. Actualmente cuentan ya con algunos contratos firmados con empresas, como es el caso de la americana Bioelastic Tecnologies, que tiene previsto abrir una filial en Portugal, cuya producción estaría en gran medida comandada por la empresa vallisoletana.