Científicos de la Universidad de Kobe (Japón) lograron que bacterias E. coli modificadas produzcan un nuevo plástico biodegradable, el PDCA, con propiedades superiores al PET, ampliamente usado en envases de bebidas y textiles. Este avance no solo multiplica por siete los niveles de producción alcanzados hasta ahora, sino que además ofrece una alternativa limpia y eficiente frente a los plásticos derivados del petróleo, abriendo nuevas oportunidades para la bioeconomía y la sostenibilidad.
Universidad de Kobe / 4 de septiembre, 2025.- El PET (polietileno tereftalato) y su alternativa, el PDCA (ácido piridinedicarboxílico), es biodegradable y cuenta con propiedades físicas superiores, según un estudio reciente. Un equipo de bioingeniería de la Universidad de Kobe modificó bacterias E. coli para producir el compuesto a partir de glucosa en niveles sin precedentes y sin subproductos—y abrió así un abanico de posibilidades para el futuro de la bioingeniería. Los hallazgos han sido publicados en la revista Metabolic Engineering.
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La durabilidad de los plásticos es tanto la razón de su uso generalizado como de los problemas ambientales que generan. Además, se obtienen principalmente del petróleo, lo que los vuelve no renovables y vulnerables a factores geopolíticos. Grupos de investigación en todo el mundo trabajan en alternativas biodegradables o basadas en biomasa, pero frecuentemente enfrentan problemas relacionados con el rendimiento, la pureza y, como consecuencia, el costo de producción.
El bioingeniero de la Universidad de Kobe, Tanaka Tsutomu, afirma “La mayoría de las estrategias de producción basadas en biomasa se enfocan en moléculas formadas por carbono, oxígeno e hidrógeno. Sin embargo, existen compuestos muy prometedores para plásticos de alto rendimiento que incluyen otros elementos como el nitrógeno, pero no hay estrategias de bioproducción eficientes. Y las reacciones puramente químicas inevitablemente generan subproductos indeseados.”
El PDCA es uno de esos candidatos. Es biodegradable, y los materiales que lo incorporan muestran propiedades físicas comparables o incluso superiores a las del PET, ampliamente usado en envases y textiles.
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“Nuestro grupo abordó el desafío desde un nuevo ángulo: nuestro objetivo fue aprovechar el metabolismo celular para asimilar nitrógeno y construir el compuesto desde el inicio hasta el final», añade Tanaka.
El grupo de la Universidad de Kobe logró ahora la producción de PDCA en biorreactores a concentraciones más de siete veces superiores a las reportadas anteriormente.
Tanaka explica: “La importancia de nuestro trabajo radica en demostrar que las reacciones metabólicas pueden utilizarse para incorporar nitrógeno sin producir subproductos indeseados, permitiendo así la síntesis limpia y eficiente del compuesto objetivo.”
No obstante, el grupo tuvo que resolver algunos problemas persistentes. El más difícil apareció cuando descubrieron un cuello de botella: una de las enzimas introducidas producía el altamente reactivo peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Este compuesto luego atacaba a la enzima que lo generaba, inactivándola.
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“Al refinar las condiciones de cultivo, en particular añadiendo un compuesto que pueda capturar H₂O₂, finalmente logramos superar el problema, aunque esta adición podría presentar nuevos desafíos económicos y logísticos para la producción a gran escala», dice Tanaka.
Los bioingenieros ya tienen planes para mejorar la producción a futuro, enfrentando cada problema como una oportunidad para avanzar. Mirando hacia adelante, Tanaka dice que “la capacidad de obtener cantidades suficientes en biorreactores sienta las bases para los próximos pasos hacia la implementación práctica. Más en general, nuestro logro al incorporar enzimas del metabolismo del nitrógeno amplía el espectro de moléculas accesibles mediante la síntesis microbiana, lo que aumenta aún más el potencial de la biofabricación.”