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Biorreactores a escala nanométrica

Un equipo de biólogos moleculares asociados a un proyecto financiado con fondos europeos ha logrado crear un biorreactor a nanoescala controlable mediante ajustes de la temperatura externa. Su tamaño reducido y, en contraste, amplia superficie dotan al dispositivo de la versatilidad adecuada para abordar cuestiones médicas, químicas, biológicas y medioambientales fundamentales.
Biorreactores a escala nanométrica
Los responsables de la invención, pertenecientes a la iniciativa «Stimuli-responsive zipper-like nanobioreactors» (SMART), dan paso con ella a una generación nueva de dispositivos inteligentes sensibles a estímulos capaces de autoconmutarse con utilidad en soluciones avanzadas. Entre sus aplicaciones se encuentra la activación y desactivación de procesos de biocatálisis en los ámbitos de la biología, los alimentos, la salud y el medio ambiente.

El reactor autocontrolable para aplicaciones avanzadas diseñado responde a estímulos gracias a una nanoarquitectura singular en forma de «cremallera». Esta configuración cuenta con rama polimérica donante y otra receptora que se ensamblan gracias a interacciones basadas en relaciones de donante-receptor.

A temperaturas relativamente bajas, la interacción activa entre donante y receptor, provocada por uniones químicas basadas en iones de hidrógeno, provoca que se fusionen las dos ramas de la cremallera limitando así el acceso de los biosustratos al biorreactor. Esto provoca una reducción en la difusión de los reactantes y por tanto de la actividad de la reacción.

Por el contrario, a temperaturas relativamente elevadas, las uniones de hidrógeno se debilitan y el biosustrato y el biorreactor se mezclan sin trabas. De este modo se logra un modelo de activación y desactivación conmutable basado en la temperatura externa. La relación entre monómeros donantes y receptores debe ser la adecuada para lograr el efecto cremallera ideal.

Los socios del proyecto diseñaron, crearon y ensayaron así una plataforma de biorreacción nueva con capacidades de autocontrol en aplicaciones avanzadas como la biocatálisis conmutable aprovechando las capacidades de la nanotecnología. Los científicos de SMART utilizaron esta tecnología para investigar nanobiorreactores tipo cremallera sensibles a estímulos que reaccionan ante el sustrato.

Además estudiaron el empleo de nanobiorreactores en procesos de biocatálisis conmutable y en el procesamiento de proteínas modulado. En paralelo, el consorcio creó metodologías y estrategias de aplicación nuevas como el autoensamblaje molecular, la monitorización de la transición de fase dinámica y la caracterización y el análisis biocatalíticos.

El consorcio de SMART logró, gracias a su labor, desarrollar un dispositivo barato, estable, ultrasensible, fácil de utilizar y rápido. Esta tecnología avanzada dará paso a una nueva generación de nanomateriales sensibles a los estímulos con la que crear nanobiorreactores inteligentes que ejerzan como biosensores con capacidades inéditas.

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