Para que podamos entrenar bacterias para eliminar la medicación de agua

En los últimos años, el uso masivo de drogas en todo el mundo creó un problema importante de contaminación ambiental que no es fácil de resolver.

Todos los días, millones de personas consumen medicamentos como analgésicos, anti-sinfamería, antibióticos o antidepresivos. Una vez que se ingresan, muchos de estos compuestos no se eliminan por completo en el cuerpo y se excretan en su forma original o como derivados activos. Estos desechos farmacéuticos finalmente llegan a las aguas residuales y generan contaminación invisible pero persistente.

Aunque las estaciones de tratamiento de aguas residuales (EAR) están diseñadas para eliminar los contaminantes orgánicos convencionales, muchas de estas moléculas farmacéuticas evitan los procesos de purificación comunes. Como consecuencia, podemos encontrar residuos de drogas en ríos, lagos y acuíferos, incluso después del tratamiento en EDAR. A partir de estas aguas, los compuestos se pueden instalar en el suelo, absorber plantas o acumularse en organismos acuáticos. Su presencia en la naturaleza, incluso en concentraciones muy bajas, crea riesgos ambientales significativos.

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A diferencia de otros tipos de contaminantes, los medicamentos son compuestos diseñados para actuar sobre los seres vivos. Cuando llegan al agua, un río o un pantano, pueden cambiar las funciones vitales o el comportamiento de los microorganismos, plantas y animales en el área.

Por ejemplo, ciertos antidepresivos afectan el comportamiento de los peces, que los antibióticos contribuyen a las bacterias resistentes y que los medicamentos antiedadores como Dichlofenac pueden ser mortales para las aves limpias.

Esto condujo a la clasificación de los desechos farmacéuticos como en la aparición de contaminantes, un grupo de sustancias químicas que, aunque no están estrictamente reguladas en muchas leyes, tienen un impacto significativo en el medio ambiente. Dado este desafío, la ciencia busca nuevas soluciones para aliviar su acumulación y propagación en el medio ambiente.

Una forma de eliminarlos es que se usan microorganismos, por lo que son biodegradación, es decir, para descomponerlos cuando los usan como fuentes de alimentos y energía.

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Potencial para microorganismos

Los microorganismos, especialmente las bacterias, son una de las formas de vida más versátiles del planeta. Son los organismos más antiguos que existen y están presentes en prácticamente todos los ecosistemas terrenales, desde los entornos más importantes hasta los más extremos, como las fuentes hidrotérmicas, los desiertos o las regiones polares. Esta capacidad de adaptación se debe en gran medida a su extraordinaria plasticidad metabólica: puede usar una gran variedad de compuestos como fuente de carbono y energía.

Además, los microorganismos no viven de forma aislada, sino que forman comunidades complejas. Se comunican en ellos, intercambian sus genes y se adaptan colectivamente a las nuevas condiciones.

Esta cooperación metabólica les permite degradar los compuestos naturales, pero también las sustancias dadas por un ser humano, como las drogas. Estos compuestos existían en la naturaleza hace solo unas décadas, pero muchas bacterias ajustadas a los mecanismos para asimilar y eliminar del medio ambiente.

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Adaptación microbiana en el laboratorio

Una de las posibilidades de combatir esta contaminación es aprovechar estas habilidades naturales para los microorganismos. El laboratorio es posible simular las condiciones apropiadas que ciertas bacterias desarrollan y se adaptan a la degradación de ciertos medicamentos.

Para lograr esto, muestras de muestras ambientales con microorganismos, por ejemplo, purificación celular, para cultivarlas en el laboratorio en condiciones donde la única fuente de carbono también es un cierto remedio. De esta manera, las bacterias multiplicadas que manejan y sobreviven al medicamento para la supervivencia y se multiplicaron, mientras que los otros desaparecen.

Durante este proceso, que puede durar semanas o incluso meses, la comunidad microbiana percibe cambios y en la composición y abundancia de su especie. Además, se produjeron modificaciones genéticas, porque los microorganismos pueden intercambiar material genético entre sí. Esto activa nuevas rutas metabólicas y optimiza las funciones necesarias para eliminar los medicamentos. Como resultado, se forma un consorcio bacteriano especializado, que puede poner en peligro fármacos comunes más eficientes como ibuprofeno, salario, sulfametoxazol y ciprofloxacina.

Biofiltros de purificación

Una vez que se obtuvieron estos consorcios bacterianos, el siguiente paso es su aplicación práctica. Entre las estrategias más prometedoras, el diseño de biofilter que puede integrarse directamente en EDARE. Estos biofiltros contienen comunidades microbianas seleccionadas y están integradas en una fase adicional de tratamiento, mejorando la eficiencia en la eliminación de medicamentos y otros contaminantes.

Además, el estudio de genes metabólicos y rutas involucradas en la degradación de cada fármaco permite el diseño de las “letras” seleccionando bacterias con funciones complementarias que son capaces de actuar en un cierto conjunto de contaminantes. Esto abre la puerta al desarrollo de tecnologías de purificación adaptables y adaptativas, que pueden adaptarse a ciertas características de la contaminación de los compuestos presentes en una región o industria particular.

Una herramienta poderosa y natural

La presencia de drogas en el medio ambiente es un problema complejo que requiere soluciones innovadoras y sostenibles. Afortunadamente, los microorganismos nos ofrecen una herramienta poderosa y natural para enfrentarla. Comprender y explotar su capacidad para contaminantes biodegradadores puede ayudar a proteger los ecosistemas.

Además, esta estrategia implica una visión integrada y ambiental de la gestión de residuos en la sociedad moderna. La biotecnología microbiana promete desempeñar un papel clave en la evolución de una economía circular y respetable con el medio ambiente.