Des scientifiques de Birmingham ont révélé une nouvelle méthode pour augmenter l'efficacité de la biocatalyse, dans un article publié aujourd'hui dans Materials Horizons .

La biocatalyse utilise des enzymes, des cellules ou des microbes pour catalyser des réactions chimiques et est utilisée dans des contextes tels que les industries alimentaires et chimiques pour fabriquer des produits qui ne sont pas accessibles par synthèse chimique. Il peut produire des produits pharmaceutiques, de la chimie fine ou des ingrédients alimentaires à l'échelle industrielle.

Cependant, un défi majeur en biocatalyse est que les microbes les plus couramment utilisés, tels que les probiotiques et les souches non pathogènes d'Escherichia coli, ne sont pas nécessairement bons pour former des biofilms, les écosystèmes favorisant la croissance qui forment un micro-environnement protecteur autour des communautés de microbes et augmenter leur résilience et ainsi augmenter leur productivité.

Ce problème est normalement résolu par le génie génétique, mais les chercheurs, le Dr Tim Overton de l'École de génie chimique de l'université, et le Dr Francisco Fernández Trillo de l'École de chimie, tous deux membres de l'Institut de microbiologie et d'infection, ont établi pour créer une méthode alternative pour contourner ce processus coûteux et chronophage.

Les chercheurs ont identifié une bibliothèque de polymères synthétiques et les ont criblés pour leur capacité à induire la formation de biofilms chez E. coli, une bactérie qui est l'un des micro-organismes les plus étudiés et couramment utilisé en biocatalyse.

Ce dépistage a utilisé une souche d'E. coli (MC4100) largement utilisée en science fondamentale pour étudier les gènes et les protéines et connue pour sa faible formation de biofilms, et l'a comparée à une autre souche d'E. coli PHL644, une souche isogénique obtenue par évolution qui est un bon formateur de biofilm.

Ce criblage a révélé les chimies les mieux adaptées pour stimuler la formation de biofilms. Les polymères hydrophobes ont surpassé les polymères légèrement cationiques, les dérivés aromatiques et hétéroaromatiques étant bien meilleurs que les polymères aliphatiques équivalents.

Les chercheurs ont ensuite surveillé la biomasse et l'activité biocatalytique des deux souches incubées en présence de ces polymères et ont découvert que le MC4100 correspondait et même surpassait le PHL644.

D'autres études ont examiné comment les polymères stimulent ces fortes augmentations d'activité. Ici, la recherche a indiqué que les polymères précipitent en solution et agissent comme des coagulants, stimulant un processus naturel appelé floculation qui déclenche la formation de biofilms par les bactéries.

Le Dr Fernandez-Trillo a déclaré :« Nous avons exploré un vaste espace chimique et identifié les chimies et les polymères les plus performants qui augmentent l'activité biocatalytique d'E. coli, un cheval de bataille en biotechnologie. Cela a abouti à une petite bibliothèque de polymères synthétiques qui augmentent le biofilm. formation lorsqu'il est utilisé comme simple additif à la culture microbienne. À notre connaissance, il n'existe actuellement aucune méthode qui offre cette simplicité et cette polyvalence lors de la promotion de biofilms pour les bactéries bénéfiques."

« Ces polymères synthétiques peuvent contourner la nécessité d'introduire les caractéristiques de la formation de biofilms par l'édition de gènes, qui est coûteuse, prend du temps, est irréversible et nécessite une personne qualifiée en microbiologie pour la mettre en œuvre. Nous pensons que cette approche a un impact au-delà des biofilms. pour la biocatalyse. Une stratégie similaire pourrait être employée pour identifier des polymères candidats pour d'autres micro-organismes tels que les probiotiques ou les levures, et développer de nouvelles applications dans les sciences alimentaires, l'agriculture, la bioremédiation ou la santé."

L'Université de Birmingham Enterprise a déposé une demande de brevet pour la méthode et les additifs polymères, et recherche maintenant des partenaires commerciaux pour l'octroi de licences. + Explorer plus loin

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