Perfezionare la produzione biotecnologica dei chitosani
La produzione di petrolio sta rallentando e, di conseguenza, le risorse rinnovabili stanno diventando sempre più importanti. Nell’immediato futuro, la produzione biologica di materie prime dovrà giocare un ruolo sempre maggiore se vogliamo soddisfare le esigenze dei clienti e dell’industria in un modo che si rispettoso dell’ambiente. Per aiutare a facilitare questa transizione verso la produzione biologica di materie prime, il progetto NANO3BIO, finanziato dall’UE, ha sviluppato un processo per la produzione biotecnologica di chitosani. L’enorme potenziale dei chitosani I chitosani possono essere usati come materie prime dall’industria medica, agricola, del trattamento delle acque, cosmetica, della carta e tessile, oltre che in molte altre applicazioni. Ad esempio, uno specifico chitosano è adatto per la rifinitura delle sementi al fine di proteggerle da parassiti e malattie e di portare a raccolti più abbondanti. Un altro funge da agente antibatterico che forma un film nel cerotto spray che accelera la guarigione delle ferite senza la formazione di cicatrici. Nelle applicazioni medicali, specifici chitosani possono assicurare il trasporto di farmaci ai loro siti bersaglio (ad es., nel cervello o nelle cellule tumorali). “I chitosani si ottengono tipicamente con mezzi chimici a partire da risorse limitate quali ad esempio i gusci di granchi e gamberetti o, raramente, da funghi o dalle penne dei calamari,” spiega Achim Hennecke, ricercatore del progetto. “Nei processi biotecnologici messi nel mirino dal progetto NANO3BIO, funghi, batteri e alghe appositamente ottimizzati diventeranno fondamentali nella produzione di chitosani.” Secondo Hennecke, questi cosiddetti chitosani di terza generazione traggono beneficio da caratteristiche strutturali più definite, o persino nuove, da attività biologiche chiaramente definite e da modalità di azione cellulare note. Di conseguenza, essi non solo creano nuove opportunità di mercato, ma sono anche più efficienti, più rispettosi dell’ambiente e meno costosi rispetto all’utilizzo dei metodi attualmente disponibili. Una serie di importanti passi in avanti Il progetto NANO3BIO ha già compiuti dei fondamentali passi in avanti in diversi settori importanti. Ad esempio, i ricercatori hanno sviluppato protocolli per produrre chitosani con strutture meglio definite e una tecnologia per l’ingegneria delle proteine a basso costo per supportare la loro ottimizzazione biotecnologica. Essi hanno anche isolato e identificato con successo i primi chitosani naturali prodotti da microalghe. “Il progetto ha identificato i geni provenienti da differenti organismi che possono essere utilizzati per guidare la produzione biotecnologica di chitina ed enzimi che modificano i chitosani,” spiega Hennecke. “Questi sono stati poi caratterizzati e utilizzati per la trasformazione biotecnologica della chitina in nuovi chitosani di alta qualità.” Ad esempio, i ricercatori di NANO3BIO hanno sviluppato con successo nanofibre di chitosani elettrofilate e nanoparticelle di chitosani elettro-spruzzate quali piattaforme tecnologiche per l’incapsulamento e il rilascio efficace di bioattivi, vaccini e farmaci. Essi hanno anche inventato idrogel di chitosani termosensibili, che sono dei materiali promettenti per la rigenerazione dei tessuti danneggiati. Un altro risultato importante del progetto sono le notevoli conoscenze riguardanti l’internalizzazione di nano capsule di chitosani in cellule umane, una svolta fondamentale che promette la somministrazione mirata di farmaci chemioterapici alle metastasi tumorali in una fase molto iniziale. “Questo getta le fondamenta per lo sviluppo di terapie più efficaci con minori effetti avversi e una migliore qualità di vita per i pazienti,” afferma Hennecke. Secondo Hennecke, molti di questi risultati possiedono un enorme potenziale economico. “Il progetto NANO3BIO ha ottenuto dei risultati incoraggianti,” dice. “Dato che i chitosani non sono tossici, il progetto ha contribuito a creare un’economia europea sostenibile dal punto di vista ambientale e a rafforzare la competitività dell’industria e delle PMI europee.”
Parole chiave
NANO3BIO, chitosani, tecnologia ingegneria proteine, materie prime