Surfactantes derivados de aminoácidos: obtención mediante biocatálisis y propiedades

GRILLO, P.; PRAT, A.; HERMET, M.; SABATIÉ, A.; DI SANTO MEZTLER, P.; FAIT, M.E.; MORCELLE, S.R.

Simposio; 6º Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos - FCEQyN - UNaM, Transfiriendo biotecnología para el desarrollo; 2021

Los surfactantes o tensioactivos son compuestos anfifílicos con capacidad para reducir la tensión superficial en sistemas inmiscibles. Tradicionalmente vinculados a los productos de limpieza, estos agentes poseen en la actualidad una amplia gama de aplicaciones que van desde detergentes (como el SDS) hasta biocidas (ej.: el dodine). En particular, aquellos catiónicos basados en aminoácidos han demostrado excelentes propiedades de adsorción y agregación, alta biodegradabilidad, baja ecotoxicidad y actividad antimicrobiana de amplio espectro. Estas características los han posicionado como una alternativa interesante a los haluros de amonio cuaternario, cuestionados por su toxicidad intrínseca y dudosa biodegradabilidad.En el marco de los paradigmas de la química verde, numerosas investigaciones han descripto la obtención de surfactantes derivados de aminoácidos mediante estrategias biocatalíticas, empleando enzimas en uno o más pasos de su elaboración. Nuestro grupo se ha dedicado a la obtención de tensioactivos derivados de aminoácidos (en particular de arginina) monocatenarios empleando peptidasas vegetales adsorbidas sobre poliamida como biocatalizadores, siendo papaína (una endopeptidasa del látex de frutos de Carica papaya) la que demostró mejor desempeño. Biocatalizadores basados en lipasas inmovilizadas fueron también ensayados en dichas reacciones, sin obtener los resultados esperados.Se ha comprobado la actividad tensioactiva de los productos obtenidos (Nα-benzoil-arginina alquilamidas, Bz-Arg-NHCn, n = 10 ó 12), y se han determinado sus concentraciones micelares críticas (CMC) tanto en agua como en medios salinos, así como también la morfología de sus agregados.Por otro lado, los productos Bz-Arg-NHCn estudiados han demostrado una actividad antimicrobiana de amplio espectro comparable e incluso superior a la del surfactante comercial Cetrimide, manifestando una eficacia de hasta el 99,99% en la reducción de la carga de bacterias y levaduras viables en cultivos planctónicos. A su vez, la evaluación del efecto citotóxico in vitro sobre eritrocitos y cultivos celulares, puso en evidencia una menor actividad hemolítica y citotoxicidad, demostrando incluso un efecto protector en glóbulos rojos contra la lisis hipotónica a bajas concentraciones. Para la caracterización del mecanismo de interacción con membranas biológicas, hemos empleado diferentes sistemas modelo de membrana lipídica compuestas por DPPC. Los resultados ponen en evidencia que la presencia del grupo benzoilo sería responsable de la gran actividad antimicrobiana en comparación a la de otros compuestos similares.Todas estas propiedades convierten a Bz-Arg-NHCn en una alternativa prometedora a los tensioactivos catiónicos comerciales, especialmente para su empleo como aditivos en formulaciones tópicas. Considerando esto, recientemente hemos evaluado el uso de Bz-Arg-NHCn como activadores de borde para la obtención de liposomas ultradeformables empleando fosfatidilcolina de soja como fosfolípido, logrando formulaciones con estas características para el derivado de 10 carbonos.Asimismo, se están efectuando estudios relacionados al efecto de estos tensioactivos sobre etapas tempranas de la formación de biofilms de bacterias y levaduras. Los ensayos preliminares mostraron la capacidad de Bz-Arg-NHCn de inhibir la adhesión de levaduras en superficies pre-tratadas con los mismos.En resumen, la obtención de tensioactivos derivados de aminoácidos mediante estrategias quimioenzimáticas constituye una alternativa prometedora a las sales de amonio cuaternario como aditivos multifuncionales con potencial aplicación en formulaciones de interés en la industria farmacéutica y biomédica.