Aplicación de la Biotecnología de Polímeros al diseño de nuevos materiales antimicrobianos

Abstract

Las bacterias producen una gran variedad de biopolímeros. Gracias al desarrollo de herramientas biotecnológicas, actualmente somos capaces de producir dichos materiales a escala industrial. Sin embargo, los costes de producción siguen siendo un cuello de botella de cara a su implementación como materiales de uso frecuente. La mayoría de los biopolímeros bacterianos son biocompatibles, siendo su uso de interés en biomedicina. La celulosa bacteriana (BC) y los polihidroxialcanoatos (PHAs) son dos de los biopolímeros bacterianos mejor estudiados. La BC es un polímero de glucosa sintetizado de forma natural como un hidrogel, que destaca por su gran capacidad de retención de agua. Los PHAs, son una amplia familia de poliésteres hidrofóbicos con una gran variedad de propiedades térmicas y mecánicas en función de su composición monomérica. De cara a la implementación del uso de estos materiales en biomedicina, resulta fundamental su funcionalización con propiedades antimicrobianas. Además, debido a la creciente diseminación de resistencia a los antibióticos, el diseño de nuevos materiales antimicrobianos exige el uso de moléculas biocidas alternativas, como pueden ser los polímeros intrínsecamente antibacterianos o los enzibióticos, enzimas degradadoras de peptidoglicano. En esta tesis, estudiamos la producción de biopolímeros y su funcionalización como materiales antimicrobianos...Bacteria produce a great diversity of biopolymers which have different physiological and ecological roles. The development of biotechnological tools has allowed us to produce these materials at an industrial scale. However, production costs remain a bottleneck for their implementation as commodity materials. Bacterial biopolymers are often biocompatible, which has raised interest in their application as materials in biomedicine. Bacterial cellulose (BC) and Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are two of the best-known bacterial biopolymers. BC is a polymer of glucose naturally synthesized as a hydrogel with high water-holding capacity (WHC). PHAs are a large family of hydrophobic polyesters with different thermal and mechanical properties as a function of their monomeric composition. For their implementation in a clinical setting, further modification to display antimicrobial properties is crucial for both BC and PHAs. Nevertheless, due to growing rates of antibiotic resistance, the design of antimicrobial materials demands the use of alternative agents, such as inherently antibacterial polymers or peptidoglycan hydrolytic enzymes, named enzybiotics. In this thesis, we study biopolymer production and its antimicrobial functionalization...