Gracias a un desarrollo tecnológico de la UAM, se puede medir la respiración de microorganismos

De una manera análoga a las pruebas de esfuerzo en las personas, un dispositivo creado por un equipo de científicos de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa (UAM-I), puede conocer el estado fisiológico de los microorganismos (bacterias, levaduras y hongos), la composición de sus gases en línea y el tiempo real para saber cuál es el momento adecuado para ser transferidos a los campos experimentales, invernaderos o a otros modelos de estudio.

El doctor Gerardo Saucedo Castañeda, del Departamento de Biotecnología de la UAM-I, explica que el dispositivo se concibió inicialmente para un sistema de cultivo en medio sólido y que ahora con unos pequeños cambios se pueden aplicar a otros bioprocesos. En el proceso de desarrollo se destacó la participación del doctor Ernesto Favela Torres.

En entrevista, el investigador expone que la toma de muestras se realiza sin perturbar el cultivo, es decir, éste sigue su curso y no se interrumpe, al tiempo que el monitoreo de estos microorganismos se puede realizar en tiempo real y por internet.

“El principio básico es el de un sistema de muestreo que puede tomar los gases que provienen de hasta 16 biorreactores y se hace de manera muy precisa; las emisiones llegan a un muestreador y éste selecciona uno a la vez para realizar su análisis, en aproximadamente de cinco minutos cada una”, detalla el biotecnólogo.

Si bien el también llamado metabolímetro se pensó originalmente para sistemas de cultivo en medio sólido, los sensores que miden el oxígeno se pueden modificar o intercambiar para explorar otros campos de aplicación. Por ejemplo, en la digestión anaerobia detectando metano, la detección de amoniaco en el aire y de etanol en fase gaseosa.

El doctor Saucedo Castañeda explica que la toma de muestras de este tipo de cultivos se inició en los años 80 del siglo pasado, cuando se medía la producción de bióxido de carbono en una tarea fuera de línea, que interrumpía el cultivo y obtener resultados llevaba mucho tiempo.

Con el avance de la tecnología se logró la incorporación de nuevos equipos de cromatografía en fase gaseosa, en experimentos realizados en cooperación con el Instituto Francés para la Investigación y Desarrollo, como no se hacía en el mundo con técnicas que empleaban principalmente química. Lo que siguió fue incorporar el uso de sensores electrónicos.

“A la conclusión del doctorado en Francia regreso a México y participo de la creación de un grupo interdisciplinario de biotecnólogos y de ingenieros electrónicos y de computación para diseñar y construir el equipo que pretendíamos”, puntualiza el líder del proyecto.

En abril del 2013 se solicitó al IMPI (Instituo Mexicano de la Propiedad Industrial) el registro de la patente, siendo la UAM la propietaria de la invención y en marzo de 2014 se firmó un contrato de transferencia de tecnología con el maestro en ciencias Gabriel Rosales Zamora, de la empresa Instrumentación Protec, quien realiza la comercialización del respirómetro en México.

La patente se obtuvo en enero de 2016 (Título 336733) y en la primera etapa de comercialización se está ofreciendo a centros de investigación como herramienta útil para entender los cultivos de microorganismos a través del análisis de los gases; por ejemplo, para aplicaciones en la agricultura sustentable que pretende usar menos fertilizantes nitrogenados y reemplazarlo por el uso de bio-inoculantes que fijan nitrógeno atmosférico mediante bacterias a fin de que la planta crezca más rápidamente y que sean protegidas posteriormente mediante agentes de control biológico (hongos).

Otra aplicación importante es en cultivo en medio líquido, y ejemplo de ello es el de levaduras usadas para panificación a las que igualmente se puede medir su respiración. Otro uso es la producción de metano como combustible para transporte, o bien para gas en servicios domiciliarios, donde también se puede monitorear un bioproceso.
El doctor Saucedo Castañeda asienta que gracias al apoyo del ingeniero Gabriel Rosales iniciaron con el primer prototipo del respirómetro en 2008, y que a la fecha se cuenta con la séptima generación que funciona con diferentes aplicaciones.

“Una compañía hace algo parecido en EU, pero se ha mantenido con tecnología relativamente convencional. Los registros de nuestro respirómetro se pueden monitorear desde cualquier punto del planeta donde haya internet y no requiere, como en el primer prototipo, de un técnico especializado para programarlo.

“Entre las mejoras al sistema contemplamos control automático al prender un ventilador o extractor que corrija un posible mal funcionamiento del dispositivo. En cuanto al costo, hemos sustituido algunas piezas por desarrollos propios, lo que se traduce en precios accesibles”, reitera el doctor Saucedo Castañeda. (Agencia ID)

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