Investigadores de la Universidad de Barcelona modificaron genéticamente Bacillus subtilis para producir PHB, un bioplástico biodegradable, a partir de almidón de papa en un proceso experimental de un solo paso. El avance, publicado en Bioresource Technology, muestra una ruta biotecnológica prometedora para fabricar materiales más sostenibles desde materias primas renovables.
ChileBio / 1 de julio, 2026.- Cada año se producen cientos de millones de toneladas de plásticos derivados del petróleo, y una parte importante termina en el ambiente o es incinerada, agravando tanto la contaminación por residuos como las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, la biotecnología está abriendo nuevas rutas para producir materiales renovables, biodegradables y con menor impacto ambiental.
Ahora, un equipo liderado por la Universidad de Barcelona desarrolló una estrategia para producir polihidroxibutirato, conocido como PHB, a partir de almidón de papa mediante una bacteria modificada genéticamente. El PHB pertenece a la familia de los polihidroxialcanoatos, biopolímeros que algunos microorganismos acumulan de forma natural como reserva de carbono y energía, y que son estudiados como alternativas biodegradables a ciertos plásticos convencionales.
La investigación fue publicada en la revista Bioresource Technology bajo el título One-step polyhydroxybutyrate production from potato starch by engineered Bacillus subtilis. El trabajo fue liderado por Pere Picart, profesor de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona, con una participación destacada de Mercedes Berlanga, de la misma facultad y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la UB, IRBio.
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El estudio se centró en Bacillus subtilis, una bacteria ampliamente utilizada en biotecnología industrial para producir enzimas y compuestos químicos. A diferencia de varias bacterias Gram negativas usadas para producir PHB, B. subtilis es una plataforma Gram positiva, no patógena, reconocida por su seguridad en diversos contextos industriales y libre de endotoxinas, lo que podría facilitar aplicaciones de mayor pureza en el futuro.
Como explican los autores, “la producción comercial de PHB requiere microorganismos no patógenos, fáciles de modificar genéticamente, de rápido crecimiento, metabólicamente robustos y capaces de utilizar diversas fuentes de carbono”. Hasta ahora, el potencial de Bacillus subtilis para producir PHB había sido poco explorado y los reportes previos mostraban niveles de acumulación relativamente bajos. La nota de la UB recoge que los estudios anteriores reportaban acumulaciones menores al 13% del peso seco celular, por lo que era necesario optimizar tanto la ruta metabólica como la formación de gránulos del polímero dentro de la célula.
Para superar esa limitación, el equipo usó herramientas de ingeniería genética basadas en CRISPR-Cas9 para rediseñar el metabolismo de B. subtilis. La estrategia combinó genes clave de la ruta de biosíntesis del PHB, incluyendo phaA y el operón phaRBC, junto con la expresión de una proteína llamada phasin, asociada a la formación y estabilización de los gránulos intracelulares donde se acumula el biopolímero.
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Además, los investigadores incorporaron el gen amyQ, que codifica una α-amilasa capaz de degradar almidón. Esta modificación permitió que la bacteria utilizara directamente almidón de papa como fuente de carbono, sin requerir una etapa externa previa de sacarificación enzimática. En otras palabras, la misma bacteria fue diseñada para degradar el almidón y, al mismo tiempo, convertir sus azúcares en PHB.
En cultivos a escala de matraz, la cepa modificada alcanzó 11,3 g/L de biomasa y 5,8 g/L de PHB usando almidón de papa al 3%. El biopolímero llegó a representar el 51,8% del peso seco celular, con una pureza comparable a estándares comerciales. El paper también reporta que el almidón se hidrolizó completamente durante las primeras 12 horas, mientras que la acumulación del polímero continuó durante el proceso, alcanzando niveles relevantes en torno a las 24 horas.
Un aspecto relevante del trabajo es que el PHB obtenido fue caracterizado mediante técnicas como FTIR, resonancia magnética nuclear, calorimetría diferencial de barrido, análisis termogravimétrico y cromatografía de permeación en gel. Estos análisis confirmaron la identidad química del polímero y mostraron propiedades comparables a las de un PHB comercial, incluyendo comportamiento térmico y distribución de peso molecular compatibles con aplicaciones en materiales biodegradables.
El avance también tiene interés económico y ambiental. El propio estudio destaca que el costo del sustrato es uno de los factores que más incide en la viabilidad de la producción industrial de PHB. En ese sentido, el almidón de papa puede ser una materia prima más económica que azúcares refinados como la glucosa, y su uso podría contribuir a reducir costos en futuros bioprocesos. Sin embargo, los autores son claros en que los resultados corresponden a condiciones de laboratorio y que aún se requiere optimización en biorreactores, análisis de escalamiento, mejora del uso de carbono y evaluación de desempeño industrial.
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A diferencia de los plásticos convencionales derivados del petróleo, el PHB es un biopolímero renovable y biodegradable. La Universidad de Barcelona destaca que este tipo de materiales puede contribuir a reducir la acumulación de residuos persistentes en ecosistemas terrestres y marinos, especialmente cuando se producen desde materias primas renovables o de bajo valor. Como concluye el equipo investigador: “Tecnologías como esta representan una oportunidad real para transformar un problema ambiental en un recurso de valor añadido, contribuyendo a una economía más circular y descarbonizada”.
Aunque todavía se trata de una prueba de concepto a escala de laboratorio, el estudio posiciona a Bacillus subtilis como una plataforma prometedora para producir bioplásticos biodegradables desde sustratos mínimamente procesados. El trabajo refuerza el rol de la ingeniería genética y de la biotecnología industrial en el desarrollo de soluciones frente a la contaminación por plásticos y la dependencia de recursos fósiles.