CIENTÍFICOS CULTIVAN ALGAS QUE PRODUCEN NANOCELULOSA PARA BIOCOMBUSTIBLE Y OTROS PRODUCTOS

La celulosa nanocristalina es conocida también como la versión natural y renovable de los nanotubos de carbono debido a su resistencia, la cual es similar a la del Kevlar, además de ser biodegradable, conducir la electricidad y tener más fuerza que el acero.

Aunque hay muy pocas fábricas en el mundo que la elaboren y además hay ciertas dificultades para llegar a producirla a nivel industrial, los últimos descubrimientos sugieren que se puede producir este material en masa usando sólo agua y luz solar.

Pese a lo anterior y que la celulosa sea el polímero orgánico más abundante de la Tierra, son pocos los organismos vivos capaces de sintetizarla y secretar celulosa en su forma original de nanoestructuras de microfibras; o sea, la celulosa nanocristalina.

Científicos de la Universidad de Texas anunciaron un nuevo método en el que utilizan genes de la familia de bacterias que produce el vinagre y así cultivar algas que produzcan nanocelulosa para biocombustibles y otros productos.De acuerdo con la investigación las algas cultivadas son capaces de producir grandes volúmenes de nanocelulosa, moléculas de cadena larga que forman troncos de árboles, ramas, fibras de algodón y además son el componente principal del papel y cartón.

El nuevo material fue mostrado en la National Meeting & Exposition of the American Chemical Society, en donde el doctor Malcolm Brown Jr se mostró optimista sobre este nuevo proceso.

Actualmente, la utilización de cultivos de vegetales comestibles como maíz o caña de azúcar destinados a producir biocombustibles, o el cambio de uso de tierras dedicadas al cultivo de estos vegetales, provoca deforestación y/o desecación de terrenos vírgenes o selváticos, ya que al incrementarse los precios de estos combustibles se financia la tala.

Dentro de otras utilidades de este material, la nanocelulosa puede ser utilizada para crear películas flexibles o chalecos antibalas de poco peso, además de ser tan absorbente que incluso podría utilizarse para limpiar los derrames petroleros.

El doctor Brown, uno de los autores del estudio, dijo que si son capaces de completar los pasos finales, habrán logrado una de las más importantes transformaciones agrícolas,ademas anunció que van a tener plantas que producen nanocelulosa abundante y barata. Puede llegar a ser la materia prima para la producción sostenible de biocombustibles y muchos otros productos. Además de producir nanocelulosa, las algas absorben el dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero relacionados con el calentamiento global.

La fabricación de biocombustibles a partir de algas o el aprovechamiento de la parte no comestible de los vegetales podría proporcionar alternativas más sustentables a los inconvenientes causados por los biocombustibles de primera generación.

CREAN CON BIOTECNOLOGÍA UN RIÑÓN CAPAZ DE PRODUCIR ORINA

Riñones de rata obtenidos por biotecnología desarrollados por investigadores del Hospital General de Massachusetts (MGH), Estados Unidos, produjeron orina con éxito tanto en un aparato de laboratorio y después de ser implantados en animales vivos.

En su informe, publicado en la edición online de la revista Nature Medicine, el equipo de investigación describe la construcción de riñones funcionales de reemplazo a través de células vivas de órganos de donantes, un enfoque utilizado anteriormente para crear corazones bioartificiales, pulmones e hígados.

Harald Ott, del Centro de Medicina Regenerativa del MGH y autor principal del artículo, indicó que lo que es único en este enfoque es que la arquitectura del órgano nativo se mantiene, por lo que el injerto resultante puede ser trasplantado como un riñón de un donante y se conecta a los sistemas vasculares y urinarios del receptor.

El científico agregó que si esta tecnología se puede escalar hasta el tamaño de injertos de humanos, los pacientes que sufren de insuficiencia renal que se encuentran actualmente en espera de riñones de donantes o que no son aptos para un trasplante en teoría podría recibir órganos nuevos derivados de sus propias células.

El enfoque utilizado en este estudio para diseñar órganos de donantes, basado en una tecnología que Ott descubrió como investigador en la Universidad de Minnesota, consiste en despojar las células vivas de un órgano de un donante con una solución de detergente y luego repoblar la estructura de colágeno que mantiene con el tipo celular apropiado, en este caso las células endoteliales humanas para reemplazar el revestimiento del sistema vascular y células de riñón de ratas recién nacidas.

En primer lugar, el equipo de investigación descelularizó riñones de ratas para confirmar que las estructuras complejas del órgano se conservaban y mostró que la técnica funcionaba a una escala mayor por la purga de las células del cerdo y riñones humanos.

Además, se aseguraron de que se sembraron las células apropiadas en las partes correctas de la estructura de colágeno requeridas para la entrega de las células vasculares a través de la arteria renal y las células del riñón a través del uréter.

También ajustaron con precisión las presiones de las soluciones para activar las células que se dispersan a través de los órganos en su totalidad, que se cultivaron a continuación en un bioreactor durante un máximo de 12 días.

Los investigadores probaron primero los órganos repoblados en un dispositivo que pasa la sangre a través de su sistema vascular y drena la orina, lo que reveló la evidencia de filtrado de sangre, actividad molecular y producción de orina.

Así, los riñones de bioingeniería trasplantados en ratas vivas a las que se les había quitado un riñón comenzaron a producir orina tan pronto como el suministro de sangre se restauró, sin evidencia de hemorragia o formación de coágulos.

La función general de los órganos regenerados se redujo significativamente en comparación con la de los riñones normales y saludables, algo que los investigadores creen que puede ser atribuido a la inmadurez de las células neonatales utilizadas para repoblar el andamiaje.

El perfeccionamiento de los tipos de células utilizadas para la siembra y maduración adicional en el cultivo puede permitir lograr un órgano más funcional. En base a esta prueba inicial, se espera que los riñones de bioingeniería algún día sean capaces de sustituir completamente la función renal al igual que los riñones de los donantes lo hacen hoy en día.

Este vídeo lo encontré en YouTube, considero que es más explicativo. Cortesía de Nature:

DESARROLLAN UN HONGO PARA LA DEGRADACIÓN MAS RÁPIDA DE LOS DESECHOS VERDES

El Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional (UN) de Colombia está trabajando en la producción de un microorganismo que produzca un conjunto de enzimas para acelerar la descomposición de los residuos del cultivo de arroz. Según la ingeniera química Nubia Morales coordinadora del Laboratorio de Fermentaciones del instituto, dichos microorganismos son hongos y que producen esas enzimas.

Este producto busca resolver los problemas ocasionados por los residuos verdes, generados por la cosecha del arroz. Morales explica que el agricultor necesita deshacerse de esos residuos para empezar su siguiente cultivo; sin embargo, trasladarlos supone un aumento de los costos. 

El proceso habitual consiste en quemar los residuos a cielo abierto generando contaminación ambiental y gases de efecto invernadero; produce calentamiento y mata toda la microbiología del suelo. 

Morales señala que estos residuos se descomponen de manera natural en dos o tres meses y ese es un tiempo que el agricultor no tiene. Con los nuevos productos, se espera reducir el tiempo de descomposición a unos 15 o 20 días. 

Además, se espera que el agricultor aplique el producto en el mismo sitio donde se generan los residuos; así, se reducen los costos por concepto de su transporte. 
Un beneficio adicional es la nutrición del suelo pues con estos productos, los residuos son reincorporados, reponen toda su materia orgánica y otros nutrientes sin necesidad de que el agricultor compre materia orgánica y la ponga al suelo. 

Actualmente, los investigadores, liderados por Morales, tienen un grupo de microorganismos seleccionados, con los cuales ya se están haciendo pruebas de campo.

Trataré de encontrar mas información con respecto a este hongo y esperemos que los colegas de Colombia prosigan con la investigación para beneficio de todos los agricultores de Latinoamérica, y porque no, del mundo.

DISEÑAN PAREDES CELULARES VEGETALES PARA AUMENTAR LOS RENDIMIENTOS DE AZÚCAR PARA BIOCOMBUSTIBLES

La biomasa lignocelulósica es el material orgánico más abundante en la Tierra, durante miles de años se ha utilizado para la alimentación animal, y durante los últimos dos siglos ha sido un elemento básico de la industria papelera. Este recurso abundante, sin embargo, también podría suministrar los azúcares necesarios para producir biocombustibles avanzados que pueden complementar o sustituir a los combustibles fósiles.

Un desafío importante a sortear para conseguir este objetivo es encontrar maneras más rentables de extraer los azúcares. Los pasos principales para lograr este objetivo están siendo adoptados por los investigadores del Joint BioEnergy Institute (JBEI) en el Departamento de Energía de los E.E.U.U., quienes a través de herramientas de la biología sintética, han diseñado plantas saludables cuya biomasa lignocelulósica es más fácilmente descompuesta en azúcares simples para biocombustible.
Dominique Loque y sus colegas han trabajado sobre Arabidopsis, las paredes celulares secundarias de estas plantas se han manipulado genéticamente para reducir la producción de lignina y  aumentar el rendimiento de los azúcares de combustible.
Loque y su grupo de investigación se han centrado en reducir la obstinación natural de las paredes celulares de las plantas a renunciar a la fabricación de azúcares. A diferencia de los azúcares simples a base de almidón de maíz y otros granos, los azúcares de polisacáridos complejos en las paredes celulares de la planta están encerrados dentro de un polímero aromático resistente llamado lignina. Lograr que estos azúcares se liberen de sus jaulas de lignina ha requerido el uso de productos químicos costosos y no amigables con el medio ambiente a altas temperaturas, un proceso que eleva los costos de producción de biocombustibles a partir de estos azúcares.
Según Loque la lignina es el principal contribuyente a la obstinación de la pared celular para integrar sus polímeros de polisacáridos y reducir su extractabilidad y accesibilidad a las enzimas hidrolíticas. Desafortunadamente la mayoría de los esfuerzos para reducir el contenido de lignina durante el desarrollo de la planta se han traducido en la reducción severa del rendimiento de biomasa y una pérdida de la integridad de los vasos conductores, tejidos responsables de la distribución de agua y de los nutrientes desde las raíces a los demás órganos.

Para superar el problema de lignina, Loque y sus colegas reconfiguraron la regulación de la biosíntesis de la lignina y crearon un bucle artificial positivo de retroalimentación (APFL por sus siglas en inglés) para mejorar la biosíntesis de la pared celular secundaria en un tejido específico. La idea era reducir la obstinación de la pared celular y aumentar el contenido de polisacáridos sin afectar el desarrollo de la planta.

Los investigadores aplicaron el APFL a las plantas de Arabidopsis de modo que la biosíntesis de lignina se desconectó de la pared celular secundaria, entonces se pudo mantener la integridad de los vasos conductores y fueron capaces de producir plantas sanas con lignina reducida y la deposición mejorada de los polisacáridos en las paredes celulares. En otras palabras, los investigadores lograron acumular mas azúcar en plantas mejoradas sin estropearlo con la lignina.

Loque y sus colegas creen que la estrategia APFL que ellos utilizaron para mejorar la deposición de polisacárido en las paredes celulares de sus plantas de Arabidopsis también podría ser rápidamente implementada en otras especies de plantas vasculares. Esto podría aumentar el contenido de la pared celular para el beneficio de la producción de papel y la industria forrajera, así como para aplicaciones de bioenergía. Actualmente están desarrollando nuevas versiones e incluso mejores de estas estrategias.

Interesante, mas celulosa con menos lignina, trataré de averiguar mas acerca de la estrategia APFL. Para mas información "Engineering secondary cell wall deposition in plants" es el título del paper publicado con la investigación.

LECHE DE CABRA TRANSGÉNICA ACELERA LA RECUPERACIÓN DE INFECCIONES BACTERIANAS GASTROINTESTINALES

Investigadores de la Universidad de California reportaron que la leche de cabras que han sido modificadas genéticamente para producir niveles más altos de una proteína antimicrobiana humana ha demostrado ser eficaz en el tratamiento de la diarrea en lechones, demostrando el potencial de los productos alimenticios de animales transgénicos para un día también beneficiar la salud humana.

El estudio es el primero en mostrar que la leche de cabra que lleva niveles elevados de lisozima antimicrobiana, una proteína presente en la leche materna humana, puede exitosamente tratar la diarrea causada por una infección bacteriana en el tracto gastrointestinal.

Los resultados ofrecen la esperanza de que la leche pueda eventualmente ayudar a prevenir las enfermedades diarreicas humanas que cada año se cobran la vida de 1,8 millones de niños de todo el mundo y poner en peligro el desarrollo físico y mental de millones más.

Según James Murray, investigador principal del estudio, estos resultados proporcionan un ejemplo de que, a través de la ingeniería genética, se puede ofrecer animales de granja con nuevos rasgos dirigidos a resolver algunos de los problemas de salud que enfrentan muchas regiones en desarrollo del mundo que dependen de la ganadería como la principal fuente de alimentos.

En este estudio, Murray y sus colegas alimentaron lechones con leche de las cabras modificadas genéticamente y que producen en su leche niveles más altos de lisozima, una proteína que se produce naturalmente en las lágrimas, saliva y leche de todos los mamíferos.

Aunque la lisozima se produce a niveles muy altos en la leche materna humana, la leche de cabras y vacas contiene muy poca lisozima, promoviendo el esfuerzo para incrementar los niveles de lisozima en la leche de estos animales mediante modificación genética.

Debido a que la lisozima limita el crecimiento de algunas bacterias que causan infecciones intestinales y diarrea y también alienta el crecimiento de bacterias intestinales beneficiosas, esta proteína es importante por ser uno de los principales componentes de la leche humana que contribuye a la salud y bienestar de niños lactantes.

Los lechones fueron escojidos para este estudio como modelo de investigación porque su fisiología gastrointestinal es bastante similar al de los humanos, y porque los cerdos ya producen una moderada cantidad de lisozima en su leche.

La mitad de los lechones en el estudio fueron alimentados con leche pasteurizada proveniente de las cabras transgénicas con una mayor cantidad de lisozima (68 por ciento del nivel encontrado en la leche materna humana). La otra mitad de los lechones fueron alimentados con leche pasteurizada con muy poca lisozima que venía de cabras no transgénicas.

El estudio encontró que, a pesar de que ambos grupos de lechones se recuperaron de la infección y de la diarrea resultante, los lechones alimentados con la leche rica en lisozima se recuperaron mucho más rápidamente que los lechones que recibieron leche de cabra sin mayores niveles de lisozima. En general, los lechones alimentados con la leche de lisozima estuvieron menos deshidratados, tenían menos inflamación intestinal, sufrieron menos daño a los intestinos y recuperaron su energía más rápidamente que los lechones en el grupo control. Y, los investigadores no detectaron efectos adversos asociados con la leche rica en lisozima.