Poszerzanie zakresu zastosowań biologicznych środków powierzchniowo czynnych
Surfaktanty (środki powierzchniowo czynne) zmniejszają napięcie powierzchniowe. Można je napotkać w wielu obszarach życia codziennego, szczególnie w środkach czyszczących i kosmetykach, gdzie są one uzyskiwane głównie z nieodnawialnych substancji ropopochodnych. Zastąpienie surfaktantów ropopochodnych odpowiednikami biologicznymi pozwoliłoby znacznie zmniejszyć wpływ na środowisko poprzez łatwiejszą biodegradację w wodach ściekowych, mniejszą toksyczność biologiczną i możliwość używania zasobów odnawialnych. W naturze występują jednak tylko nieliczne typy surfaktantów biologicznych, co utrudnia szersze stosowanie takich środków. Projekt BIOSURFING (New-to-nature biosurfactants by metabolic engineering: Production and application) powołano do życia w celu zwiększenia różnorodności strukturalnej komercyjnie dostępnych surfaktantów biologicznych. Stosując inżynierię metaboliczną, partnerzy projektu zmodyfikowali szczep drożdży Starmerella bombicola, który szczególnie dobrze sprawdza się w produkcji biologicznych surfaktantów glikolipidowych. Celem prac było poszerzenie gamy glikolipidów poza rodzaje występujące w naturze oraz opracowanie niestandardowych glikolipidów o nowych i ulepszonych właściwościach fizykochemicznych. Na początek zajęto się badaniem i rozwijaniem czterech szczepów S. bombicola. Procesy fermentacji zmodyfikowanych drożdży usprawniono w celu zwiększenia skali produkcji, wprowadzając również zmiany dotyczące opłacalnego i wydajnego podłoża, lepszych parametrów fermentacji i minimalizowania pienienia się. Ponieważ nowe związki niewystępujące w przyrodzie mają odmienne właściwości od ich naturalnych odpowiedników, dla jednego ze szczepów opracowano całkiem nową technikę odzyskiwania i oczyszczania produktu, a dla pozostałych szczepów dostosowano istniejące techniki w celu ograniczenia nieczystości do dopuszczalnego poziomu. Na podstawie oceny próbek przez partnerów i uzyskanych opinii wprowadzono dalsze modyfikacje. Uzyskaną wiedzę na temat parametrów i wymaganych poziomów czystości wykorzystano do opracowania nowych metod monitorowania i usuwania zanieczyszczeń, co umożliwiło uzyskiwanie produktów wysokiej jakości. Zajęto się kilkoma możliwymi zastosowaniami, w tym zastosowania ogólne, w kosmetyce i środkach czyszczących. Badacze przyjrzeli się również cechom biologicznym i zachowaniom w skali nano- i mezomolekularnej, eksperymentowali z genomami, transkryptomami i proteomami nowych szczepów drożdży i tworzyli coraz bardziej złożone modyfikacje. Prace projektu BIOSURFING nad stosowaniem inżynierii biologicznej do kontrolowania struktury biosurfaktantów glikolipidowych i uzyskiwania struktur dotychczas występujących tylko w ropopochodnych substancjach powierzchniowo czynnych może zrewolucjonizować rynek surfaktantów. Otworzy to drogę do nowych zastosowań i procesów przy jednoczesnym ograniczeniu wpływu na środowisko.
Słowa kluczowe
Biosurfaktanty, BIOSURFING, inżynieria metaboliczna, Starmerella bombicola, glikolipidy
