Os empresários do setor de aqüicultura enfrentam um problema - extrair todas as moléculas valiosas das algas e células de algas ainda é muito difícil. Mas enzimas marinhas e ímãs agora estão facilitando a remoção de moléculas preciosas e podem até mesmo transformar microalgas em 'veículos' guiados magneticamente para a liberação de drogas direcionadas.

As células de algas contêm todos os tipos de substâncias úteis, como ômegas, que são usados ​​em suplementos alimentares, proteínas, antioxidantes para produtos de beleza, e produtos químicos orgânicos que são usados ​​para fazer alternativas biodegradáveis ​​ao plástico.

Infelizmente, mais da metade das substâncias encontradas nas algas não podem ser colhidas.

'O problema com o processo industrial de extração de alginato (um tipo de ácido encontrado em algas marinhas usado em produtos farmacêuticos) é que 60% da biomassa não será aproveitável para mais nada, 'disse o Dr. Kévin Cascella, um biólogo marinho molecular e gerente de projeto para um projeto chamado GENIALG.

O projeto está usando enzimas marinhas para garantir que todas as moléculas úteis encontradas nas células de algas possam ser extraídas para uso industrial.

Como resultado dos avanços feitos no sequenciamento de última geração e na análise do genoma completo de bactérias que vivem de algas marinhas, GENIALG pensou que métodos relevantes poderiam ser desenvolvidos para superar a teimosa parede celular das algas.

Eles começaram criando algas marinhas seletivamente para maiores taxas de crescimento e um melhor rendimento, assim como os fazendeiros tradicionalmente criam gado para obter o melhor leite, mas com uma dimensão adicional. Usando técnicas de análise genética, a equipe está identificando as regiões do genoma ligadas a características específicas. Este poderia ser o conteúdo lipídico de uma célula de alga marinha, por exemplo. Os lipídios são particularmente interessantes para nutracêuticos, a indústria de suplementos dietéticos.

Os pesquisadores então analisaram como melhorar a extração física e bioquímica de biomoléculas.

Os processos industriais atuais envolvem quebrar células de algas marinhas por trituração ou prensagem. Desta maneira, as células passam por um processo de fracionamento para separar o conteúdo das células líquidas das partes sólidas. Próximo, os compostos são removidos com enzimas, que atuam como tesouras biológicas, quebrar a parede celular em locais específicos. Enzimas específicas são usadas para gerar e liberar biomoléculas valiosas particulares.

Enzimas marinhas

Pesquisadores do GENIALG na Estação Biológica Roscoff, França, têm trabalhado com enzimas marinhas nos últimos 20 anos, e eles acreditam ter encontrado algumas enzimas bacterianas que podem produzir rendimentos maiores do que as comerciais.

'Os diferentes tipos de combinações de enzimas permitem a degradação da parede celular das algas, 'disse o Dr. Cascella, acrescentando que essas combinações geram diferentes tipos de moléculas. A equipe testa as novas moléculas para ver o que fazem e se podem ser úteis em aplicações médicas ou outras.

A equipe tem duas plantas-piloto de biorrefinaria e está construindo um biobanco, onde os cientistas e o público em geral podem estudar cepas de algas marinhas em diferentes pontos de seu ciclo de vida. De acordo com o Dr. Cascella, eles já encontraram um composto específico que tem o potencial de afetar as células cancerosas, que eles estão investigando com mais detalhes.

As enzimas não são o único meio de colher esses compostos tão procurados. Outro método que está sendo investigado por outros cientistas envolve o uso de ímãs.

Para que as microalgas cresçam, fotossintetiza e produz as biomoléculas valorizadas por diferentes indústrias, devem estar suspensos na água e ter acesso a uma fonte de luz. Mas a luz não viaja pela água de maneira uniforme, e as células microalgais se movem livremente.

O projeto VALUEMAG pensava que os ímãs poderiam manter as células microalgais consistentemente próximas a uma fonte de luz para que elas fotossintetizassem na taxa máxima. Eles inserem minúsculas nanopartículas de ferro dentro das células microalgais para 'magnetizá-las', usando um novo dispositivo desenvolvido pelo projeto. As células são então espalhadas por um cone com superfície magnética e alimentadas com um fluxo constante de água e luz. Isso garante que eles estejam produzindo o maior número possível de biomoléculas.

Ímanes

Quando é hora de colher essas biomoléculas úteis, ímãs são usados ​​mais uma vez.

A equipe usa primeiro um processo chamado 'CO supercrítico ₂ extração 'para quebrar as células de microalgas.

Quando as células são quebradas, os pesquisadores ficam com uma solução de extratos de microalgas e nanopartículas. Para remover as moléculas que eles querem, como proteínas ou lipídios, o projeto usa uma nova técnica que desenvolveram chamada 'separação magnética seletiva', diz o professor Evangelos Hristoforou, o diretor do Laboratório de Sensores Eletrônicos da Universidade Técnica Nacional de Atenas, Grécia, e coordenador de projetos da VALUEMAG.

O método envolve cobrir as nanopartículas com ligantes - moléculas minúsculas que se ligam a outras moléculas, como uma espécie de velcro bioquímico. O ligante é especificamente atraído por uma molécula alvo específica e, assim, "captura" a molécula relevante. Porque a nanopartícula é magnetizada, expor a mistura a um ímã permite que a molécula capturada, bem como o ligante e a nanopartícula, sejam retirados da mistura. Uma etapa final separa o ligante e a nanopartícula, e a molécula é liberada.

Como os dois métodos não requerem produtos químicos, os extratos são seguros para comer ou usar em cosméticos.

A pesquisa da VALUEMAG também tem potenciais aplicações biomédicas. Os cientistas descobriram que as células de microalgas magnetizadas podem substituir as células-tronco humanas usadas para fornecer medicamentos.

Terapia celular

Atualmente, células-tronco humanas são injetadas com drogas que são guiadas pelo corpo e liberadas em um ponto específico. A técnica é chamada de terapia celular, mas o problema com isso é que as células-tronco humanas podem ser rejeitadas pelo corpo ou pior, tornar-se canceroso.

As microalgas não têm esse tipo de problema.

As células microalgais podem ser injetadas com nanopartículas de ferro e a droga que precisa ser liberada no corpo. As células podem então ser guiadas por um médico usando ímãs para o local correto dentro do corpo - por exemplo, medicamentos para combater o câncer de fígado devem ser liberados perto do fígado.

'Eles não podem crescer em nossos corpos porque não são células humanas, 'disse o Dr. Angelo Ferraro, biólogo-chefe da VALUEMAG. 'E eles são menos imunogênicos, então eles podem ser usados ​​como um veículo para terapias clínicas. '