Projecto nº: 028779

Referência do Projecto: PTDC/BIA-MIC/28779/2017 (POCI-01-0145-FEDER-028779)

Título: Substâncias poliméricas extracelulares de cianobactérias(EPS): dos genes às aplicações industriais

Montantes envolvidos

Investimento total: 198.048,00€

Localização do projecto: Porto, Portugal

Síntese do projecto:

Na área da SAÚDE, os biopolímeros constituem uma plataforma diversificada e promissora com uma gama alargada de propriedades biológicas e funcionais. São exemplos amplamente conhecidos a heparina usada como anticoagulante e o ácido hialurónico que é utilizado em cirurgias do olho, como lubrificante de articulações e para regenerar tecidos. Contudo, a complexidade dos processos de produção de polissacarídeos tem limitado o seu fabrico por síntese orgânica ou biotecnologia recombinante, sendo atualmente os produtos mais comercializados totalmente naturais. Neste contexto, os exopolissacarídeos bacterianos constituem um recurso pouco explorado que emerge como uma alternativa válida para enfrentar inúmeros desafios. As substâncias poliméricas extracelulares (EPS) de cianobactérias, maioritariamente constituídas por polissacarídeos, têm características muito distintas dos de outras bactérias nomeadamente uma forte natureza aniónica, a possibilidade de adotarem várias conformações estruturais e um comportamento anfifílico. Estas características conferem-lhes algumas propriedades farmacológicas como por exemplo antiviral e imunomodulatória. Para além disso, os baixos requisitos nutricionais e custo de produção de biomassa destes organismos fotossintéticos, e o facto de várias estirpes excretarem os polímeros para o meio de cultura (fácil recuperação e manipulação), constituem uma vantagem competitiva para a produção destes BIOPOLÍMEROS e sua implementação em BIOTECNOLOGIA. Neste projeto, e partindo de trabalhos já realizados que conduziram à publicação de vários artigos científicos e à submissão de um pedido de patente (Pedido Provisório de Patente P448.7 2016.09.01), propomo-nos aprofundar o conhecimento das vias biossintéticas dos EPS de cianobactérias de modo a otimizar a sua produção e a conseguir variantes composicionais e estruturais adequadas a um conjunto definido de APLICAÇÕES BIOMÉDICAS. Os vários BIOPOLÍMEROS serão testados na veiculação de moléculas funcionais (ex. proteínas e vitaminas), como matrizes para a cultura de células, para a síntese de nanopartículas metálicas com propriedades antimicrobianas e como revestimentos com propriedades anti-adesivas. Nesta última área, alguns membros da equipa de investigação tiveram recentemente aprovado um projeto de 1 ano (ANTIBIOCOAT. RESOLVE 2016: Technology Transfer Ignition Program in the Health Sector, Portugal, Norte2020), pelo que o financiamento desta candidatura consolidaria a possibilidade de translação deste conhecimento/biotecnologia na área da saúde.

Neste projeto pretende-se otimizar a produção e as características de substâncias poliméricas extracelulares (EPS) de cianobactérias tendo em vista aplicações biomédicas. Estes BIOPOLÍMEROS têm uma composição e estrutura particulares sendo maioritariamente constituídos por polissacarídeos, que contêm até 15 resíduos diferentes de monossacarídeos, geralmente dois ácidos urónicos, grupos sulfato e uma fração peptídica. Os trabalhos já realizados evidenciam características peculiares que permitem contemplar a utilização destes BIOMATERIAIS numa gama alargada de aplicações que vão desde a biorremediação (remoção de metais pesados de águas contaminadas) até à biomedicina (prevenção da arteriosclerose, antibacterianos ou antivirais), passando pelas indústrias da cosmética e alimentar (como agentes emulsificantes ou espessantes). Numa primeira fase do projeto serão estudadas as vias biossintéticas dos EPS de cianobactérias de modo a poder modular a quantidade e as características do BIOMATERIAL(AIS) obtido(s). Para fazer a produção em larga escala e otimizar a metodologia de isolamento contaremos com a colaboração da A4F, empresa especializada na produção de microalgas/produtos baseados em microalgas (https://www.a4f.pt/company.html, ver Anexo 1). Os BIOMATERIAIS com as características apropriadas (naturais ou modificadas) serão testados em várias APLICAÇÕES BIOMÉDICAS/NANOMEDICINA como por exemplo o revestimento de dispositivos médicos (ex. cateteres) de modo a conferir propriedades antiadesivas e a impedir a formação de biofilmes bacterianos (causadores de infeções potencialmente letais), e a síntese de nanopartículas metálicas com atividade antimicrobiana. Os resultados obtidos até ao momento por membros da equipa de investigação (i3S/IBMC/INEB) confirmam o potencial destes biomateriais em biomedicina. Neste projeto, para além da obtenção de biomateriais com as características desejadas vamos também focarnos na intensificação da produção e na otimização da metodologia de isolamento destes BIOPOLÍMEROS. Esta tarefa será realizada em colaboração com a A4F, empresa especializada na produção de microalgas/produtos baseados em microalgas e sub-contratada no projeto (https://www.a4f.pt/company.html, ver Anexo 1). Serão testados vários parâmetros e condições de crescimento das cianobactérias com vista a tornar a produção do(s) polímero(s) eficiente em larga escala e economicamente viável. Para além disso, será também apurada a metodologia de isolamento destes polímeros para que possa ser exequível e SUSTENTÁVEL A NÍVEL INDUSTRIAL. Será feito, ainda o aproveitamento da biomassa excedente (sub-produto do processo) de modo a fazer um uso eficiente deste recurso renovável. A biomassa pode ser utilizada como alimento/suplemento alimentar em aquacultura e/ou como biofertizante promovendo o desenvolvimento de uma cadeia de valor zero de resíduos.

Galeria de fotos do projeto