Batteri del futuro: come rivoluzioneranno i materiali di uso quotidiano
I ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno sviluppato un metodo innovativo per aumentare la produzione di cellulosa da parte del batterio Komagataeibacter sucrofermentans, modificato attraverso l’esposizione a luce UV. Questo processo ha portato alla creazione di 40.000 varianti del batterio, di cui quattro hanno mostrato una capacità di produrre fino al 70% in più di cellulosa rispetto alla forma originale. La cellulosa è un materiale estremamente richiesto in vari settori, tra cui quello alimentare, tessile e biomedico.
La produzione di cellulosa attraverso batteri presenta vantaggi significativi in termini di sostenibilità , poiché avviene a temperatura ambiente e in acqua. Tuttavia, la lentezza del processo e le quantità prodotte rappresentano limitazioni per l’uso industriale. Per superare questi ostacoli, il gruppo di ricerca guidato dal professor André Studart ha adottato un approccio basato sui principi dell’ evoluzione naturale , permettendo la rapida generazione e selezione di varianti batteriche ad alta produttività.
Il sistema sviluppato utilizza un apparato miniaturizzato per incapsulare singole cellule batteriche in microgocce di soluzione nutritiva, permettendo loro di produrre cellulosa per un periodo definito. Successivamente, mediante microscopia a fluorescenza , le cellule vengono analizzate per identificare quelle che hanno prodotto maggiori quantità di cellulosa. Un sistema di selezione automatizzato , messo a punto dal gruppo del chimico ETH Andrew De Mello, consente di isolare rapidamente le cellule più produttive.
Le cellule di K. sucrofermentans evolute sono in grado di crescere e produrre cellulosa in forma di tappeti all’interfaccia tra aria e acqua, risultando significativamente più pesanti e spessi rispetto al tipo selvaggio. L’analisi genetica di queste varianti ha rivelato che tutte presentano una mutazione nello stesso gene, responsabile per un enzima proteolitico. Questo risultato suggerisce che la proteasi mutata potrebbe degradare le proteine che regolano la produzione di cellulosa, rimuovendo così i freni al processo produttivo.
Il team di ricerca ha brevettato questo approccio e le varianti batteriche mutate, prevedendo future applicazioni industriali e la collaborazione con aziende del settore per testare i nuovi microrganismi in condizioni reali. Questo studio rappresenta un punto di svolta per la produzione di materiali non proteici attraverso metodi biotecnologici, ampliando le potenzialità di applicazione dei batteri come mini-fabbriche per la produzione sostenibile di materiali utili.