Una proteína sintetizada a partir de sangre de pescado podría evitar la congelación de alimentos y fármacos
La innovación pendiente de patente se comercializará a través de una nueva empresa
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Cualquiera que haya sufrido quemaduras por congelación sabe que los cristales de hielo pueden ser un problema a bajas temperaturas. Sin embargo, los bordes dentados de los cristales de hielo pueden hacer algo más que arruinar la textura del helado. A nivel microscópico, pueden destruir la estructura de células vivas o medicamentos biológicos, como enzimas y anticuerpos, que deben transportarse a temperaturas bajo cero.
Jessica Kramer (izquierda) y Thomas McParlton observan el tamaño de los cristales de hielo en una muestra tratada con su proteína en su laboratorio de la Universidad de Utah.
Dan Hixson, University of Utah
El anticongelante de su coche - etilenglicol - es tóxico, por lo que no es una solución para alimentos o medicamentos. En su lugar, los investigadores han recurrido a la naturaleza en busca de inspiración: los peces que habitan en aguas polares tienen proteínas en la sangre que impiden que ésta se congele.
Ahora, investigadores de la Facultad de Ingeniería John y Marcia Price de la Universidad de Utah han ideado una forma de fabricar una versión sintética y simplificada de esa proteína, lo bastante sencilla como para fabricarla a gran escala, pero lo bastante potente como para inhibir la formación de cristales de hielo a temperaturas bajo cero.
Los investigadores demostraron la eficacia de sus polipéptidos imitadores en varios casos de prueba reales, como helados y el medicamento contra el cáncer Trastuzumab. El primero se enfrió con éxito hasta -4 grados Fahrenheit, mientras que el segundo sobrevivió a temperaturas de hasta -323 grados Fahrenheit.
El estudio, financiado por la National Science Foundation, se publicó en la revista Advanced Materials. Fue dirigido por Jessica Kramer, profesora asociada del Departamento de Ingeniería Biomédica, y Thomas McParlton, estudiante de posgrado de su laboratorio.
Durante décadas, los investigadores se han fijado en las proteínas anticongelantes naturales que se encuentran en ciertos peces polares, así como en algunos insectos y plantas. Sin embargo, extraer cantidades significativas de estas proteínas de organismos vivos es poco práctico para su uso comercial. Además, pueden contaminarse con alérgenos.
Por ello, Kramer y sus colegas se propusieron determinar las propiedades físicas y químicas exactas de estas proteínas responsables de su capacidad anticongelante. Un par de estudios anteriores, publicados en Chemistry of Materials y Biomacromolecules, demostraron las características estructurales más críticas de las proteínas naturales.
"En última instancia, simplificamos la estructura a sólo las partes que creíamos necesarias para la actividad anticongelante, lo que hace que la producción sea menos complicada y costosa", explica Kramer. "A pesar de esos cambios, este estudio demostró que nuestros imitadores se unen a la superficie de los cristales de hielo e inhiben su crecimiento, igual que las proteínas anticongelantes naturales".
"Lo mejor de todo", dijo McParlton, "es que fabricamos estos imitadores totalmente con química, sin necesidad de peces ni células".
Como prueba de concepto, los investigadores demostraron que las moléculas imitadoras no son tóxicas para las células humanas, son digeribles por las enzimas del intestino humano y pueden sobrevivir al calentamiento, un factor crítico para su potencial en la producción de alimentos. También hicieron pruebas con enzimas y anticuerpos sensibles, demostrando que los imitadores los protegían de los daños asociados a los ciclos de congelación/descongelación.
"También demostramos que podemos inhibir los cristales de hielo en el helado, lo que suele ocurrir durante el transporte o cuando la gente mete y saca la caja del congelador", explica Kramer.
Los investigadores prevén que sus moléculas imitadoras permitan una amplia variedad de aplicaciones, desde prolongar la vida útil de los alimentos congelados hasta mejorar el almacenamiento y transporte de productos biológicos que salvan vidas. La tecnología está pendiente de patente y el equipo está trabajando para llevar su innovación al mercado a través de una nueva empresa, Lontra Bio LLC, cuyo objetivo es comercializar estas proteínas sintéticas anticongelantes.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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