Bioprocesos y Bioprospección

Bioprocesos y Bioprospección, del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia, creado en 1995, busca consolidar la investigación y el desarrollo tecnológico cuyo hilo conductor es crear conocimiento y promover el crecimiento como seres humanos. La formación de investigadores integrales, éticos, comprometidos y con sensibilidad social, pasa por comprender la singularidad de los investigadores y de los colectivos. Para nosotros, el resultado y su difusión, constituye sólo una parte de la investigación, la otra, y quizás la más importante, es el análisis permanente de los procesos necesarios para consolidar los grupos disciplinares e interdisciplinarios mediante la auto evaluación conducente al mejoramiento continuo y la innovación.

Capacitamos talento humano de alto nivel, generamos conocimiento en investigación, desarrollo tecnológico y negociación de tecnología para proyectarlos al sector productivo con beneficio social. Este esfuerzo involucra el fortalecimiento de una política clara de transferencia de tecnología, incluidas las normas de propiedad intelectual, negociación, y apoyo a los organismos estatales para fijar políticas en el área. Trabajamos en cuatro líneas de investigación: Biofertilizantes, Biopolímeros (PHAs y caucho natural), Solventogénicos y Tecnología de enzimas.

Buscamos en la biodiversidad microorganismos productores de enzimas, solventes y biopolímeros, seleccionamos los que tienen actividades promisorias, los caracterizamos bioquímica y molecularmente y establecemos sus condiciones de crecimiento masivo en el laboratorio. Realizamos análisis fisiológico del microorganismo, vigilancia tecnológica y estudio de prefactibilidad económica.

Buscamos los cuellos de botella para estudios de regulación metabólica frente a diferentes fuentes nutricionales, condiciones de fermentación y procesos de separación o de mejoramiento. En la mayoría de los casos, cuando detectamos productos de interés comercial, buscamos acercamiento con usuarios potenciales de la tecnología para el desarrollo del prototipo. La negociación es de tipo “gana gana” con las empresas. Hemos establecido una reglamentación de los comités de trabajo universidad - empresa para el trabajo conjunto y los acuerdos sobre patentes y explotación de los desarrollos como elementos básicos para iniciar el diseño, construcción y puesta en marcha de los diferentes prototipos. Vale la pena aclarar que los marcos de negociación han sido muy versátiles puesto que cada caso debe tratarse de manera diferente.

La siguiente etapa, pasar del nivel de prototipo a la planta industrial, representa un reto interesante al presentar dificultades, de índole técnico por la escasa experiencia en el escalamiento de procesos biotecnológicos, de índole económico por la falta de capital de riesgo, “ángeles inversores” o fondos de fomento, entre otros, y de orden político como consecuencia de la legislación en materia de acceso a recursos genéticos, regalías sobre los mismos, reglamentación precaria de las instituciones para fomentar la participación de los investigadores en los beneficios generados por desarrollos tecnológicos y escaso reconocimiento del Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología para el escalafón de los Grupos de I+D+I.

Productos en proceso, del laboratorio a la industria

Con la empresa Procaps S. A. hemos establecido convenios para desarrollar el prototipo piloto de un biopolímero de origen microbiano. Seleccionamos microorganismos que producen la enzima que cataliza la polimerización de unidades de glucosa y fructosa, provenientes del azúcar de caña, caracterizamos la enzima y secuenciamos el gen. Este biopolímero es una nueva molécula y tenemos en trámite la patente del proceso, el producto y algunos usos. Esta línea de tecnología de enzimas es dirigida por Sonia Ospina, coordinadora del laboratorio de Tecnología de Enzimas, y Gustavo Buitrago, quien ha dirigido la negociación con Procaps S. A., y el diseño, construcción conjunta y puesta en marcha de la planta piloto o prototipo para la producción del biopolímero. Durante los dos últimos años, nuestra línea de investigación está evaluando el uso del biopolímero en la producción de cápsulas de uso farmacéutico y cosmético. Como fibra soluble, se ha estudiado el efecto del biopolímero en las propiedades fisiológicas y bioquímicas, en un modelo animal y en ensayos in vitro. Por otra parte, se estudiará el efecto prebiótico evaluando la utilización del polímero por diferentes microorganismos probióticos. En el concurso Ventures 2000 para emprendedores, organizado por la revista Dinero y Mercurios Ventures, nuestro desarrollo recibió el tercer puesto entre 1.750 proyectos, antes de conocer sus aplicaciones.

Con Biocultivos S. A. desarrollamos cuatro nuevos insumos agrícolas con registro ICA y permiso de comercialización. La producción de los cuatro insumos agrícolas se desarrolla a nivel piloto en mil litros. Ello incluye la selección de microorganismos, producción, ensayos de validación en campo, formulación y empaque.

Los productos se han probado en 70.000 hectáreas de arroz y algodón, dos renglones importantes de la economía agrícola del país. Se ha demostrado en los ensayos de eficiencia, que el uso de nuestros productos sobre el cultivo de arroz reduce en un 35% las dosis de nitrógeno y fósforo provenientes de fuentes inorgánicas, con la consecuente disminución de costos, mejorando la rentabilidad del cultivo. Se está diseñando la planta industrial con base en los parámetros definidos en el nivel piloto.

El grupo de Biofertilizantes y biocontroladores del IBUN es el representante nacional de la Red temática “Fertilizantes Biológicos para la Agricultura y el medio ambiente - BIOFAG” del programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología - CYTED, conformado por doce países de Iberoamérica y cincuenta y tres grupos de investigación. La coordinación general se encuentra a cargo del doctor Juan Sanjuán Pinilla, a partir del año 2008 y hasta el año 2011. El objetivo general de esta red es la promoción de la investigación, desarrollo y aplicación de fertilizantes biológicos de máxima calidad en la agricultura de la región Iberoamericana

Esta línea es dirigida por la Ingeniera Nubia Moreno, quien diseñó y puso en funcionamiento la planta piloto de biofertilizantes, con el apoyo de la Dra. Dolly Montoya, y la participación inicial de los profesores Hernando Valencia y Jimena Sánchez del Departamento de Biología.

Mavalle S. A., en convenio con el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, ejecutamos proyectos de dominio público con el fin de diseñar y activar la planta piloto para el beneficio del caucho tipo crepé, la instalación de un laboratorio para análisis de látex y el diseño de protocolos de sangría. La línea de investigación es coordinada por Fabio Aristizábal, Dolly Montoya y Marina Caro, y como coinvestigadores participan profesores de Agronomía y jóvenes de diferentes áreas del conocimiento. En el laboratorio, la investigación busca garantizar la sanidad y las características del material vegetal que se sembrará en campo, identificando por métodos moleculares los clones comerciales de caucho, el hongo causante del mal suramericano de la hoja Microcyclus ulei y la búsqueda en la planta de genes de resistencia a este patógeno. La cooperación con el Instituto SINCHI, CORPOICA y el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural propende por la propagación in vitro del material vegetal y la caracterización molecular del hongo Microcyclus ulei.

Bioinsumos

Nuestros bioinsumos agrícolas

Biopesticida TRIFESOL. Patente: n. ICA 4748, TRIFESOL. 20 de Agosto de 2002 (Depósito); 20 de Septiembre de 2002 (Examen); 20 de Marzo de 2003 (Concesión).

Biofertilizante DIMARGON. Patente: n. Registro ICA1187, Registro de productor biofertilizante. 6 de Febrero de 2002 (Depósito); 6 de Abril de 2002 (Examen); 30 de Mayo de 2002 (Concesión).

Biofertilizante DIMAZOS. Patente: n. Registro ICA1187, Registro Productor. 6 de Febrero de 2002 (Depósito); 6 de Abril de 2002 (Examen); 30 de Mayo de 2002 (Concesión).

Biofertilizante FOSFOSOL. Patente: n. REGISTRO ICA1187, Registro de productor. 6 de Febrero de 2002 (Depósito); 6 de Abril de 2002 (Examen); 30 de Mayo de 2002 (Concesión).

Productos potenciales para establecer convenios universidad - empresa

Producción de biopolímeros tipo Polihidroxialcanoatos (PHAs) La línea ha desarrollado un cepario de microorganismos productores de PHAs, adelantamos el diagnóstico con herramientas moleculares para seleccionar microorganismos productores de PHAs de cadena media y corta, y encaminamos nuestros esfuerzos para optimizar la producción, caracterización y separación del biopolímero que posee la característica de ser biocompatible y permitir el crecimiento de células de tejido sobre ellos. Hemos avanzado en el desarrollo de cultivos por lote y lote alimentado con Pseudomonas putida, con los mejores resultados para películas poliméricas brindadas por el polímero producido con Ralstonia eutropha y con rendimientos de 50% con respecto a la biomasa obtenida. Aunque los costos de producción son todavía altos, pueden ser absorbidos por una aplicación biomédica. Establecimos alianza estratégica con el grupo interdisciplinario de biomiméticos del IBUN, constituido por profesores de las Facultades de Odontología y Medicina, con el propósito de producir una matriz para el crecimiento celular a partir de polihidroxibutirato (PHB) proveniente de la fermentación de microorganismos -que se lleva a cabo en el IBUN-, y empleando técnicas de procesamiento que permiten obtener un material altamente poroso.

El trabajo en producción de polihidrixialcanoatos (PHAs) se inició en 1997 por el profesor Armando Espinosa de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia y liderado en el IBUN por la Ingeniera Nubia Moreno. El proyecto fue ganador del segundo puesto del Consejo Profesional de Ingeniería Química de Colombia. A futuro se espera trasladar la tecnología desarrollada al sector productivo.

Producción de 1,3 propanodiol (1,3-Propanodiol) a partir de glicerol subproducto de la producción de biodiesel. El 1,3 Propanodiol (1,3 PD) es uno de los productos más antiguos, sin embargo, durante los últimos años su producción por vía microbiológica ha tenido especial relevancia dado que es considerada una alternativa biolimpia y rentable para su obtención y posterior producción de polímeros policondensados de alto valor agregado. Se seleccionaron cepas nativas de diferentes nichos ecológicos, capaces de emplear el glicerol para producir 1,3 propanodiol. Con estas cepas caracterizadas previamente a nivel molecular, como nueva especie, estudiamos la producción de 1,3-PD en fermentación. Identificamos los genes responsables de la producción de 1,3-PD en una cepa nativa de Clostridium sp. mediante estrategia que involucra la amplificación y secuenciación de regiones específicas asociadas con la producción de dioles en especies taxonómicamente relacionadas.

Se está mejorando la producción de 1,3 Propanodiol mediante diferentes estrategias como la optimización del medio de cultivo, y la fermentación y el mejoramiento genético de las cepas nativas. Nos encontramos en escalamiento en el nivel de planta piloto. La dirección de la línea de microorganismos solventogénicos ha estado a cargo de Dolly Montoya C.

Contáctenos

Coordinadora

Profesora Dolly Montoya Castaño
Ciudad Universitaria - Carrera 30 No. 45-03
IBUN - Instituto de Biotecnología, Bogotá D. C., Colombia
Teléfono: (57-1) 3165000 Ext. 16951

Correo electrónico de contacto: jmbernalmo @unal.edu.co