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Membranas versátiles biofuncionalizadas

Científicos financiados con fondos europeos han desarrollado membranas de proteínas biofuncionalizadas aunando la nanotecnología y la biología molecular. Su trabajo presenta numerosos usos industriales en la transformación de alimentos, el descubrimiento de medicamentos y las técnicas de diagnóstico
Membranas versátiles biofuncionalizadas
En el marco del proyecto MEM-S (Bottom-up design and fabrication of industrial bio-inorganic nano-porous membranes with novel functionalities based on principles of protein self-assembly and biomineralization), unos científicos se esforzaron por conjugar estas tecnologías y así producir membranas bio-inorgánicas funcionalizadas a escala industrial de manera rentable.

Los destacados avances avances científicos de MEM-S condujeron al desarrollo de la tecnología de capa superficial (capa S), métodos para la obtención de sílice poroso y el uso de biocatalizadores y una técnica de sol-gel para inmovilizar biomoléculas de interés.

Los artífices de MEM-S aprovecharon la capacidad inherente de las proteínas de la capa S para autoensamblarse y obtuvieron estructuras con el tamaño de poro deseado. La enzima silicateína se utilizó para depositar el material de sílice inorgánico y fortalecer esta membrana orgánica así como encerrar biomoléculas importantes.

Se produjeron matrices de sílice ópticamente transparentes y películas delgadas innovadoras de óxido de titanio empleando las enzimas de silicateína o bien las técnicas de sol-gel. Se consiguió inmovilizar sobre estas superficies biomoléculas de interés, como enzimas (para la actividad biocatalítica) y anticuerpos (para la biodetección de patógenos como Legionella).

Algunos hitos importantes logrados durante el curso del proyecto fueron la funcionalización con éxito de superficies con recubrimiento de capa S. Entonces el equipo de MEM-S diseñó y desarrolló prototipos de membranas funcionalizadas así como biosensores basados en antígenos enzimáticos y bacterianos.

Los chips de detección basados en la absorbancia preparados durante el proyecto se utilizaron en numerosas labores del proyecto, y la plataforma resultante se utilizó con frecuencia como kit de muestra. Por otra parte, los científicos completaron la prueba de concepto para la eliminación de Legionella en sistemas de agua para beber con una plataforma integrada de membrana-biosensor que tenía microtamices funcionalizados de nitruro de silicio. El uso de plataformas de detección MRR (micro ring resonator, o microrresonador de anillo) mejoró el rendimiento en un factor de 10 a 100.

Se llevaron a cabo varias actividades de difusión, incluyendo cerca de treinta publicaciones en revistas internacionales con comité de lectura, folletos, comunicación en medios, exposiciones, una escuela de verano y talleres. Los miembros de MEM-S también ganaron el concurso nacional «Alemania, país de las ideas», de la iniciativa «365 sitios».

Para proteger la propiedad intelectual, se presentaron diez patentes y se evaluó su potencial de comercialización. Los socios del proyecto aprovecharon estas tecnologías para su aplicación comercial en el procesamiento de muestras basado en microfluidos y el desarrollo de microarrays. Algunas aplicaciones destacables son los sistemas lab-on-chip utilizando chips biosensores MRR basados en TriPleX para la purificación del agua y el uso de micro y nanotamices industriales para el sector alimentario.

Se prevé la aplicación de los resultados en ámbitos como la vigilancia del medio ambiente, la administración de fármacos, el diagnóstico médico, diversos productos dentales, implantes ortopédicos y tecnología de silicateína recombinante.

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Palabras clave

Biofuncionalizado, tecnología de capa superficial, capa S, sílice poroso, biocatalizador, sol-gel, silicateína, dióxido de titanio, biosensor, microtamiz, microrresonador de anillo
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