Nano3Bio, el futuro de los Quitosanos

Quitosanos

Mientras el petróleo va desapareciendo de forma lenta pero imparable, los recursos renovables se han ido convertiendo cada vez más en una fuente de energía importante. En el futuro, la producción biológica de la materia prima tendrá que jugar un papel cada vez más importante para confrontar nuestras necesidades de una manera respetuosa con el medio ambiente.

Para poder afrontar este reto, se ha creado un consorcio internacional formado por empresas e investigadores entre los que se incluyen el IQS y la Universitat Ramón Llull. El objetivo de este consorcio es la producción biotecnológica de los llamados quitosanos, que son usados como materia prima en ámbitos como la medicina, la agricultura, el tratamiento de agua o la cosmética, la industria del papel y textil, entre otros campos de aplicación. Para aprovechar este potencial, la Comisión Europa apoyará este proyecto de investigación denominado “Nano3Bio”con un total de casi 9 millones de Euros hasta el 2017.

El proyecto Nano3Bio consiste en un consorcio interdisciplinario, internacional e intersectorial, formado por integrantes de prestigio mundial pertenecientes a ocho diferentes universidades europeas y centros de investigación, así como a 15 empresas, la mayoría de ellas pymes, pertenecientes al sector de la biotecnología y la nanotecnología, que se dedican al desarrollo de sistemas de producción biotecnológica de quitina y de polímeros de quitosano parcialmente acetilados.

En palabras del Profesor Dr. Bruno Moerschacher, biólogo de la Universidad de Münster y coordinador de Nano3Bio, “El proyecto Nano3Bio está consiguiendo que un sueño científico se haga realidad, ya que este poderoso consorcio será el que alcance el progreso desde la investigación básica a la producción de quitosanos biotecnológicos.” Hasta el momento, los quitosanos se han obtenido de manera típica, a través de procesos tecnológicos obtenidos de recursos limitados como conchas de cangrejos o –de manera menos frecuente- de hongos. Dentro del proceso biotecnológico, especialmente lo que son los hongos procesados, las bacterias o las algas se están convirtiendo en los responsables de la producción de quitosanos.

“Si lo conseguimos será un gran éxito, teniendo también en cuenta el gran potencial económico que ello conllevaría”. Aun así, el camino está lleno de retos: por ejemplo, es muy importante determinar cuáles son los organismos biológicos que son capaces de producir exactamente quitosanos de la calidad buscada, por lo que se requiere una aplicación específica.

Uno de los objetivos de los investigadores es que este hecho suponga un ahorro de energía que sea respetuoso con el medio ambiente y más económico que los métodos que se utilizan actualmente. No obstante, es igual de importante que los métodos químicos que se utilizan para su producción, sean sustituidos por procesos biológicos que consigan producir quitosanos más naturales y más definidos que los que encontramos hoy en día.

El objetivo de Nano3Bio es la producción biotecnológica de los llamados quitosanos, usados como materia prima en ámbitos como la medicina, la agricultura, el tratamiento de agua, la cosmética y la industria textil y del papel, entre otros muchos campos de aplicación.

A través de la creación de nuevas maneras de producir polisacáridos correctamente definidos y herramientas nanotecnológicas para su formulación y funcionalización, originando productos con conocidas propiedades psico-químicas y actividades biológicas, Nano3Bio se propone ofrecer un enfoque fresco hacia las propiedades ecológicas y el potencial económico de estos biopolímeros funcionales. Este hecho provocará que se creen nuevas oportunidades para el desarrollo basado en el conocimiento y los productos con alto valor añadido.

El potencial de los biopolímeros funcionales es evidente, ya que estos combinan propiedades materiales superiores con una excelente biocompatibilidad y una actividad biológica altamente versátil, convirtiéndose en prometedoras aplicaciones avanzadas aplicables a la medicina o a la agricultura por ejemplo, pero también a otros campos como la cosmética, las ciencias de la alimentación y muchos otros ámbitos de las ciencias de la vida.

Nano3Bio combina e integra una producción biotecnológica con una formulación nanotecnológica de quitosanos innovadores, bioactivos, biomiméticos, bioinspirados y de bioingeniería, con comodidades de alto valor añadido para un amplio abanico de aplicaciones en el campo de las ciencias de la vida.

 

Quitosanos: uso y propiedades

Los quitosanos son una familia de polisacáridos derivados de la quitina que varían en su grado de polimerización (DP), su grado de acetilación (DA) y su patrón de acetilación (PA) y que se encuentran entre los biopolímeros más versátiles y más prometedores que existen. Poseen excelentes propiedades psicoquímicas y materiales y una amplia gama de funcionalidades biológicas. Los quitosanos implican cargas positivas en valores de pH ligeramente ácidos de manera que pueden interactuar con biomoléculas como la proteína o el ADN. También son mucoadhesivos y pueden mezclarse con estructuras biológicas como membranas fosfolípidas. Los quitosanos pueden formar fácilmente nanopartículas en soluciones acuosas y pueden ser convertidos en nanofibras o nanocápsulas como por ejemplo fármacos, genes o vacunas. Son conocidos por su facilidad de formar hidrogeles que pueden ser biomineralizados, imitando las matrices extracelulares de los mamíferos, como los que se pueden usar en la ingeniería tisular o para implantes óseos. Poseen propiedades antimicrobianas y fortalecedoras de las plantas, de modo que pueden ser usados para la protección de las enfermedades de plantas sin presentar peligro alguno para el consumidor y respetando además el medio ambiente.

El quitosano ha sido declarado un material prometedor durante quince años debido a sus propiedades materiales superiores y a sus diferentes bioactividades ya citadas, pero los productos basados en los quitosanos tuvieron una entrada lenta en el mercado a causa de la pobre reproductividad que tenían sus procesos de producción y las prestaciones del producto final. Todo esto está cambiando en la actualidad ya que el quitosano se entiende ahora como una familia de biomoléculas que difieren en funciones y estructura y, como investigación, en las últimas décadas ha evidenciado una detallada estructura molecular en su relación estructura-función.

La calidad bioquímica de los quitosanos es como mínimo igual de heterogénea que sus aplicaciones. Por ejemplo, un quitosano específico puede servir para finalizar semillas protectoras de posibles pestes y enfermedades y a su vez, para asegurar cosechas prometedoras. Otro puede actuar como antibacteriano, en forma de espray con película antiadherente para acelerar el proceso de cicatrizado y de curación de una herida. Con respecto a las aplicaciones médicas, algunos quitosanos específicos pueden asegurar la llegada de fármacos a sus destinos específicos, como por ejemplo a llegar al cerebro o a células cancerígenas. Asimismo, los investigadores están seguros de que se encontrarán otros ámbitos de aplicación en los que quitosanos específicos podrán substituir a otras substancias. De este modo, estamos hablando de un futuro prometedor para muchas aplicaciones ya que una de las cualidades de los quitosanos es el hecho de que son bien tolerados por el cuerpo humano y son además materiales de fácil biodegradado para el medio ambiente.

Si quieres saber más sobre el Proyecto Nano3Bio, te invitamos a visitar su página web: www.nano3bio.eu

 


¿Por qué los quitosanos ahora?

Los consumidores reivindican productos ecológicos: los quitosanos son seguros para el consumidor, no son tóxicos, no producen alergias, son biodegradables y biocompatibles.

La industria pide biopolímeros: los quitosanos son substancias versátiles y bioactivas con propiedades materiales y funcionales superiores.

La sociedad busca sostenibilidad: los quitosanos son derivados de la quitina, un recurso sostenible y abundante que se obtiene del desecho de diversos materiales.

La sociedad quiere retos: los quitosanos son materiales polidispersos con funcionalidades complejas y con un alto potencial.

 

 

 

 

Nano3Bio, el futuro de los Quitosanos