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Si us plau utilitzeu sempre aquest identificador per citar o enllaçar aquest document: https://hdl.handle.net/2445/210300
Modificación enzimática de la celulosa para la producción de biomateriales
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Resum
[spa] La creciente preocupación por la sostenibilidad y el impacto ambiental de los derivados del petróleo ha impulsado el desarrollo de nuevos materiales basados en fuentes renovables y amigables con el medio ambiente. Entre estos materiales, los polímeros naturales, como la celulosa, han surgido como una de las alternativas más prometedoras para reemplazar los a los plásticos y otros polímeros contaminantes. La celulosa, que es el polímero más abundante en la tierra, ha demostrado ser un recurso valioso debido a su carácter biodegradable, renovable e insoluble en muchos solventes, atribuido a sus enlaces de hidrógeno y su estructura cristalina.
Esta tesis se enfoca en la modificación de la celulosa con dos propósitos diferentes. Primeramente, se exploró la funcionalización de la celulosa, es decir dotar este material de nuevas propiedades. Luego, se estudió el uso de celulasas como agentes biorefinadores para la producción de papel.
La primera funcionalización consistió en añadir a la celulosa bacteriana un biopolímero, el quitosano. Se produjeron nanocomposites de celulosa bacteriana y quitosano mediante dos métodos diferentes: sumergiendo hojas de celulosa bacteriana en una solución acuosa de quitosano (BC−ChI) y empapando la pulpa de celulosa bacteriana con quitosano antes de producir hojas de papel (BC−ChM). Estos nanocomposites se investigaron para evaluar sus características físicas, sus propiedades antimicrobianas y antioxidantes, así como su capacidad para inhibir la formación de biofilms en su superficie. Ambos nanocomposites conservaron el carácter hidrofóbico y las propiedades de barrera de la celulosa bacteriana. Además, los nanocomposites mostraron actividad antimicrobiana Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa, así como contra la levadura Candida albicans. También se encontró que la incorporación de quitosano aumentó la actividad antioxidante de la celulosa bacteriana.
La segunda funcionalización se centró en la modificación enzimática de la celulosa bacteriana y vegetal mediante el uso de la enzima oxidativa SamLPMO10C, una monooxigenasa lítica de polisacáridos (LPMO). La celulosa bacteriana y vegetal fueron funcionalizadas por oxidación enzimática, lo que aumentó la cantidad de grupos carboxilo en ambas. A continuación, se añadió una solución de nitrato de plata y se produjeron soportes de papel que contenían nanopartículas
de este metal, lo que permitió la interacción entre los iones de plata y los grupos hidroxilo o carboxilo de las celulosas. La formación de nanopartículas de plata se dio mediante reducción
térmica. Estos soportes de papel funcionalizados con plata exhibieron propiedades antibacterianas contra Staphylococcus aureus.
SamLPMO10C demostró su potencial como enzima modificadora de celulosa y, por tanto, impulsó la investigación de estrategias de expresión que permitieran producir este tipo de enzimas de manera más eficiente, rápida y económica. Se ha producido exitosamente dos LPMOs activas, SamLPMO10C y ShaLPMO10A, en Escherichia coli y Streptomyces lividans. Seguidamente, se observó que ambas mostraron actividad oxidativa en un amplio rango de temperaturas, lo que las convierte en candidatas prometedoras para ser utilizadas a nivel industrial.
La segunda modificación de la celulosa consistió en la evaluación del potencial de la enzima Cel6D, una exocelulasa recientemente descubierta, como agente biorefinador para la pasta de lino. Se compararon los efectos de Cel6D con otra enzima, Cel9B, y una combinación de ambas. Los resultados mostraron que los tratamientos con las enzimas Cel6D y Cel9B, tanto por separado como combinadas, mejoraron la permeabilidad al aire de las hojas de pasta de lino. Además, las enzimas tuvieron efectos variados en las propiedades mecánicas de las hojas de papel, como el índice de resistencia a la tensión, el índice de resistencia a la tracción y el índice de resistencia al rasgado, lo que sugiere que las exocelulasas y endocelulasas pueden tener aplicaciones diferenciadas en procesos de biorefinado y en otras aplicaciones biotecnológicas
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Citació
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CABAÑAS ROMERO, Lourdes verónica. Modificación enzimática de la celulosa para la producción de biomateriales. [consulta: 26 de novembre de 2025]. [Disponible a: https://hdl.handle.net/2445/210300]