ACCIÓN

  • Seleccionar e identificar compuestos bioactivos en microorganismos cultivables y plantas.
  • Desarrollar biopolímeros para la obtención de bio-empaques
  • Desarrollar ingredientes y/o productos naturales a partir de compuestos bioactivos con aplicación en los sectores: alimenticio, farmacéutico y/o cosmético.

INDICADOR

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Acción Indicador Meta
Seleccionar e identificar compuestos bioactivos en microorganismos cultivables y plantas. Número de compuestos bioactivos a partir de microorganismos y/o plantas de la amazonia identificados 50 compuestos identificados.
Desarrollar biopolímeros para la obtención de bio-empaques Número de biopolímeros obtenidos

Número de artículos publicados

Dos biopolímeros obtenidos

Dos artículos publicados

Desarrollar ingredientes y/o productos naturales a partir de compuestos bioactivos con aplicación en los sectores: alimenticio, farmacéutico y/o cosmético. Número de fichas técnicas de prototipos de producto y/o ingredientes naturales con aplicación en los sectores alimenticio, farmacéutico y/o cosmético

Libro de fichas técnicas de producto y/o ingredientes naturales elaborado

8 fichas técnicas de prototipos de productos y/o ingredientes naturales

Un libro elaborado

IMPORTANCIA DE LA LINEA PARA LA REGIÓN AMAZÓNICA

El Instituto Sinchi reconoce la importancia de los estudios de bioprospección de los recursos biológicos de la región amazónica colombiana como base para el desarrollo de alternativas en bioeconomía. Este enfoque parte de la identificación de compuestos y la obtención de ingredientes y/o productos naturales de uso potencial en la industria agroalimentaria, cosmética, textil, farmacéutica y biotecnológica, como estrategia para conservación de la biodiversidad a partir del aprovechamiento sostenible del recurso, sea este de origen vegetal, animal o microbiano.

Figura 1. Fases en la bioprospección

ANALISIS DE LOGROS

Bioprospección microbiana

El Instituto SINCHI realiza inventarios de la diversidad microbiana en ecosistemas terrestres y acuáticos no solo con el fin de determinar patrones de diversidad, rasgos ecológicos y atributos funcionales, sino también para enriquecer la colección de microorganismos del I. Sinchi -COLMIS, registrada ante el Registro único nacional de colecciones biológicas (RNC) No. 282. Esta colección mantiene alrededor de 466 especímenes aislados a partir de muestreos en diferentes coberturas y ecosistemas a lo largo de la Amazonia colombiana. COLMIS se encuentra sistematizada en un aplicativo web desplegado en el servidor del laboratorio de Biotecnología y Recursos Genéticos del Instituto Sinchi.

Los microorganismos de la colección son una fuente se compuestos de interés debido a su diversidad metabólica, se conservan organismos de los géneros Bacillus, Pseudomonas, Serratia, Paenibacillus, Lysinibacillus, Achromobacter, Brevibacterium, Comamonas, Lecrercia, Microbacterium, Ralstonia, Psychrobacillus, Staphylococcus, Rhodococcus, Burkholderia, Arthrobacter, Acidovorax, Acinetobacter, Brevudimonas, Enterobacter, Enterococcus, Stenotrophomonas, Pantoea, Shewanella, Rhodotorula, Chromobacterium, Cryptococcus, Frateuria, Dyella, Streptomyces, Micrococcus, Flavobacterium, Microbacterium, Agrococcus y Dietzia. Asicomo levaduras de los géneros Yarrowia, Aureobasidium, Wickerhamomyces, Torulaspora, Issatchenkia y Saccharomyces.

Entre los compuestos identificados para microrganismos se encuentran:  dicetopiperazinas, ácido aeruginoico, Piochelin, Panosialin, N-Acetylquestiomycin A, Germicidin A/B/C, Pepstatin A, Acidomycin, Albonoursin, Antibiotic MKN 003B, piericidin B1, A1, Nocarasin A, N-Acetylquestiomycin A, ácido fenático, Sceliphrolactam, Obscurolide D2, actifenol, surfactina, Viscosinamide B, piomelanina, prodigiosina, violaceina, fenazina, carotenoide, lipopéptido (viscocina).

El potencial metabólico estudiado está relacionado con:

  1. La estrategia para la exploración del potencial metabólico de microrganismos de la colección se realizó mediante el tamizaje de alta eficiencia de los compuestos producidos por microorganismos expuestos a diferentes condiciones de cultivo, así como, por el estudio a partir de minería de datos genómicos de grupos de genes biosintéticos y sus posibles rutas metabólicas, todo esto acoplado al uso de herramientas analíticas que faciliten la detección de los compuestos producidos.

Se analizaron 84 cepas de la colección variando las condiciones de cultivo, los extractos crudos obtenidos fueron analizados por Cromatografía Líquida de Ultra Alta Presión (UHPLC) – asociado a espectrometría de masas (QTOF), en el Centro de Investigación Fundación Medina (Granada – España) en el marco del convenio de cooperación específico interinstitucional suscrito el 16 de febrero de 2021. Los análisis de los extractos microbianos evidencian la producción de compuestos con actividad antimicrobiana (dicetopiperazinas, Germicidin A/B/C, Acidomycin, Albonoursin, Antibiotic MKN 003B, entre otros), con actividad antifúngica (piericidin B1, A1, ácido fenático), citotóxica (actifenol), biosurfactante (surfactina), promotoras de crecimiento vegetal (sideróforos) y compuestos antivirales y antimaláricos.

  1. Se abordó el estudio de pigmentos microbianos. Para esto se seleccionaron los microorganismos Pseudomonas (COKMIS. 53B), Chromobacterium sp. (COLMIS 58B), Burkholderia sp. (COLMIS 51B), Agrococcus sp.(COLMIS 47B), Nocardia sp. (COLMIS 67B) y Serratia sp. (COLMIS 261). A partir de biomasa fresca de las cepas se probaron diferentes metodologías de extracción y purificación, los pigmentos se analizaron por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), cromatografía liquida asociada a detector de diodos (HPLC-DAD), cromatografía líquida asociada espectrometría de masas (HPLC-DAD-MS) y resonancia magnética nuclear (1H-RMN). El pigmento producido por la cepa COLMIS 51B fue identificado como éster dimetílico del ácido 4,9-dihidroxifenazin-1,6-dicarboxílico (compuesto de la familia de las fenazinas), el pigmento producido por COLMIS 47B fue identificado como un carotenoide y el pigmento producido por la cepa COLMIS 53B es una piomelanina.

La piomelanina fue usada en un prototipo de crema ligera corporal que presentó un 60% de factor de protección solar y capacidad antioxidante, lo cual se considera un resultado prometedor para su aplicación en cosmética. Específicamente, se ha adelantado en el escalamiento de procesos para la obtención de pigmentos de origen microbiano, logrando un nivel de madurez tecnológica a nivel piloto (TRL 5). Los resultados han permitido la elaboración de una ficha técnica para el compuesto piomelanina, obtenido a partir de Pseudomona sp conservado en la colección COLMIS con el número 53B.

Adicionalmente, en el marco de la convocatoria “Bio-B Aceleración de Bionegocios” organizada por CONNECT y financiada por el BID, el Instituto estableció un relacionamiento con la empresa TEXTILES LAFAYETTE SAS, para el estudio de pigmentos microbianos como sustitutos de productos de síntesis química usados en los procesos de tinción. Para llevar a cabo el proyecto el Instituto logró llevar a escala piloto la producción del pigmento piomelanina y violaceina. Se determinó que el pigmento piomelanina se adapta a las condiciones de producción del textil facilitando su escalamiento a nivel industrial, este pigmento cumple con resultados mínimos en pruebas de solidez al frote y solidez al desprendimiento, pero se requiere más investigación para lograr que cumpla con los parámetros de solidez a la luz y al lavado. Con respecto al pigmento violaceína, se detectó potencial en procesos de tinción por agotamiento ampliando el potencial de uso en la industria textil.

El pigmento de tipo fenazina producido por la cepa COLMIS 51B se evaluó a escala laboratorio, con éxito, para la tinción de poliéster superando parámetros de calidad relevantes como solidez a la luz y al lavado. Lo anterior hace que este organismo este priorizado para continuar estudios de producción a escala para la obtención de mayor cantidad del pigmento y continuar con la evaluación en procesos de tinción de textiles.

Las cepas Agrococcus sp (COLMIS 47B), productora de un pigmento amarillo identificado como un carotenoide, Nocardia sp (COLMIS 67B), productora de un pigmento naranja y Serratia sp (COLMIS 261), productora de un pigmento rojo identificado como prodigiosina, fueron cultivadas tanto en medio sólido como en fermentación sumergida para lograr la obtención de biomasa. Los pigmentos producidos por las tres cepas fueron evaluados a escala laboratorio para la tinción de textiles sintéticos por la técnica de estampado sin presentar resultados positivos.

  1. Se identificaron los organismos que promueven el crecimiento vegetal, por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico y de producir sideróforos, estos microorganismos tienen potencial uso en procesos de restauración ecológica o para favorecer el crecimiento de especies vegetales a nivel de invernadero.
  1. Se ha identificado la capacidad de producir enzimas amilolíticas y selección de especies fermentadoras.
  1. Finalmente, se determinó la producción de compuestos con actividad tensoactiva de 56 cepas de COLMIS. Las pruebas evidenciaron que los medios enriquecidos con fuentes de nitrógeno y carbono, favorecen el crecimiento de las cepas seleccionadas y la producción de biosurfactantes a diferencia de los medios básicos de sales suplementando con glicerol o aceite mineral.

Análisis cualitativos para evaluar la capacidad de producción de biosurfactantes como lo son la evaluación de lisis de glóbulos rojos realizada en agar sangre, evidenció resultados positivos en las cepas Gordonia sp. (COLMIS 303), Bacillus spp. (COLMIS 320, COLMIS 127, COLMIS 130, COLMIS 131), Paenibacillus sp (COLMIS 322), Pantoea spp (COLMIS 324, COLMIS 326,), Cedecea sp. (COLMIS 328), Arthrobacter sp. (COLMIS 329), Serratia spp. (COLMIS 109-B, COLMIS 116, COLMIS 123), Pseudomonas sp. (COLMIS 456) y Ralstonia sp. (COLMIS 200). La producción de biosurfactantes aniónicos fue evaluada en medio CTAB/azul de metileno, se detectó actividad positiva en 12 cepas de los géneros Pantoea spp. (COLMIS 324, COLMIS 326), Cedecea sp. (COLMIS 328), Serratia spp. (COLMIS 261, COLMIS 109-B, COLMIS 116, COLMIS 123), Acinetobacter sp. (COLMIS 280), Microbacterium sp (COLMIS 121), y Pseudomonas sp (COLMIS 142). Como control positivo se estudió Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (COLMIS 456).

Se profundizó en el biosurfactante producido por la cepa Pseudomonas sp (COLMIS 151), debido a su alta capacidad como emulsificante, se optimizaron condiciones de cultivo y procesos de extracción para su posterior caracterización. La extracción del biosurfactante se realizó a partir del sobrenadante libre de células por extracción líquida: líquida usando como solvente acetato de etilo. Se logró determinar que la cepa produce un biosurfactante/emulsificante de tipo lipopéptido. Con este, se realizó una primera aproximación para determinar su utilidad en procesos de biorremediación de metales pesados como el mercurio.

Los estudios fenotípicos fueron complementados con estudios genómicos, se realizó la secuenciación del genoma de las cepas COLMIS 38A, COLMIS 51B y COLMIS 58B por tecnología Illumina Hiseq 2500 obteniendo lecturas cortas de extremos emparejados (2 × 150 pb), en Novogene Corporation Inc. Además, usando infraestructura del instituto SINCHI, se realizó la secuenciación con tecnología Nanopore del genoma de las cepas Pseudarthrobacter sp (COLMIS 348), Gordonia sp (COLMIS 303), Arthrobacter sp (COLMIS 329), Arsenicicoccus sp (COLMIS 466), Rhodococcus sp (COLMIS 296), Streptomyces sp (COLMIS 82B), Burkholderia sp (COLMIS 325), Pseudomonas sp (COLMIS 151) y Pantoea sp (COLMIS 324). La secuenciación se realizó usando el protocolo Native barcoding amplicons en una celda de flujo R9.4 en un secuenciador MinION (Oxford nonopore). Los estudios basados en minería de datos genómicos muestran un alto porcentaje de grupos de genes biosintéticos con bajo porcentaje de similitud con metabolitos previamente reportados, indicando, novedad metabólica.  Además, se detectaron grupos de genes biosintéticos asociados a la producción de pigmentos, ectoina, sideróforos, antimicrobianos y biosurfactantes. Algunos de los datos genómicos permitieron orientar la identificación de los pigmentos producidos por las cepas COLMIS 51B (del ácido 4,9-dihidroxifenazin-1,6-dicarboxílico) y COLMIS 47B (carotenoides) y del biosurfactante producido por la cepa COLMIS 151 (lipopétido – que podría ser viscosina).

Bioprospección vegetal

El libro “Los ingredientes naturales de la amazonia colombiana: sus aplicaciones y especiaciones técnicas” fue publicado en el año 2017, por el Instituto Sinchi. En este, se documenta la composición macroscópica, información nutricional, composición de compuestos bioactivos, composición química, usos y aplicaciones y la disponibilidad de 6 especies vegetales de la Amazonía colombiana y la composición química, especificaciones de calidad y propiedades de uso de 9 ingredientes desarrollados a partir de las especies descritas.

Dicha publicación es principalmente consultada por las asociaciones, organizaciones y/o los negocios amazónicos, para orientar el desarrollo de sus tablas nutricionales y fichas técnicas de sus productos, requeridas para la comercialización. Así mismo, es la base para el diseño de bioproductos que incluyen tales ingredientes naturales en su formulación, y para el control de calidad de los procesos de extracción.

Desde la publicación de la primera edición la línea de ingredientes naturales del programa Sostenibilidad e Intervención ha venido trabajando en la caracterización fisicoquímica y actividad biológica de otras especies, así como en el desarrollo y caracterización de otros ingredientes naturales a partir de estas, con potencial en varias industrias, en especial la cosmética y agroalimentaria.

Teniendo en cuenta los anterior, con el propósito de continuar documentando la importancia de la biodiversidad amazónica para su uso en la seguridad alimentaria de la población de la región, así como, para su aprovechamiento comercial, se presenta esta segunda edición del libro, el cual actualiza la información de la anterior edición e incluye cuatro (4) nuevas especies vegetales y quince (15) ingredientes naturales obtenidos a partir de estas.

Esta publicación está orientado inicialmente a la consulta interna del I. SINCHI, pero se espera lograr su transferencia al público general en el año 2023. Esta publicación se logra gracias al fortalecimiento de la capacidad en equipos e infraestructura del laboratorio de Uso y Aprovechamiento de la Biodiversidad del programa Sostenibilidad e Intervención, así como, al trabajo del recurso humano vinculado a este programa en las diferentes áreas del conocimiento.

La segunda edición del libro “Los ingredientes naturales de la amazonia colombiana: sus aplicaciones y especiaciones técnicas” se registran la información de 13 especies y 28 ingredientes mejorados y desarrollados a partir de las mismas. El listado de las especies e ingredientes, que incluyen las publicadas en la primera edición, se presenta en la Tabla 1.

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Especie Ingrediente Operaciones unitarias más importantes en el proceso
Mauritia flexuosa

(Miriti-Canangucha)

Aceite prensado
Pulpa despulpado
Pulpa deshidratada secado por aspersión
Harina deshidratado -molido
Aceite microencapsulado emulsión-secado por aspersión
Euterpe precatoria

(Asai)

Pulpa despulpado
Polvo microencapsulado secado por aspersión
Aceite prensado
Deshidratado deshidratado
Myrciaria dubia

(Camu camu)

Deshidratado deshidratado
Pulpa despulpado
Polvo microencapsulado secado por aspersión
Theobroma grandiflorum

(Copoazú)

Pulpa despulpado
Masa o licor fermentación – tostado – descascarillado – molienda
Manteca prensado
Oenocarpus bataua

(Sejé – Milpesos)

Aceite prensado
Pulpa despulpado
Harina deshidratado -molienda
Dioscorea trífida

(Ñame Morado)

Deshidratado deshidratado
Carapa guianensis

(Andiroba)

Aceite prensado
Copaifera officinalis

(Copaiba)

Resina
Poraqueiba serieceae

(Humarí)

Aceite prensado
Pulpa despulpado
Plukenetia Volubilis

(Sacha Inchi)

Aceite prensado
Harina molienda
Aceite microencapsulado emulsión – secado por aspersión
Caryodendron orinocence

(Inchi)

Aceite prensado
Theobroma cacao

(Cacao)

Masa o licor fermentación – tostado – descascarillado – molienda
Theobroma bicolor

(Marañon)

Masa o licor fermentación – tostado – descascarillado – molienda

Tabla 1. Listado de especies e ingredientes para incluir en la segunda edición del libro

En el marco del proyecto “Fortalecimiento de alternativas productivas basadas en el aprovechamiento sostenible de los recursos del bosque por comunidades locales del departamento de Amazonas”, financiado por el Sistema General de Regalías, se adelanta un estudio para el desarrollo de un biosurfactante obtenido a partir de aceite de andiroba no apto para uso cosmético, el cual ha mostrado resultados prometedores como emulsificante, esto en el marco del proyecto. Este avance es considerado un aporte al desarrollo de procesos de la bioeconomía circular. Adicionalmente, se avanza en la construcción de la primera prensa expeller diseñada por el Instituto SINCHI, bajo un contrato de confidencialidad.

Ahora bien, en el proyecto “Desarrollo tecnológico para el fortalecimiento de alternativas productivas sostenibles de productos no maderables del departamento del Vaupés”, también financiado por el Sistema General de Regalías, se avanzó en el desarrollo de almidones, almidones modificados químicamente y pigmentos naturales a partir de ñame morado (Discorea trifida var morada), los cuales han mostrado un perfil de uso alimenticio y cosmético. Adicionalmente, se avanza en el desarrollo de ingredientes naturales derivados de batata roja (Ipomoea batata var rojo). Para ambas especies se trabaja en la determinación / identificación molecular de los compuestos pigmentarios. Se diseñó un secador solar tipo domo geodésico asistido por paneles solares para el secado de 500 a 800 kg por lote de semilla de materia prima, el cual se encuentra instalado en la comunidad de Wacurabá.

Logros conjuntos para bioprospección vegetal y microbiana

En la actualidad se cuenta con 45 métodos estandarizados para la determinación del perfil de uso de recursos vegetales y microbianos, a partir de la aplicación de técnicas cromatográficas y espectroscópicas del laboratorio de Uso y Aprovechamiento de la Biodiversidad.

Como resultado, Se viene desarrollando una base de datos de compuestos naturales amazónicos, es decir, una colección de compuestos químicos identificados en especies vegetales de origen amazónico y cepas microbianas amazónicas, que permite el almacenamiento, búsqueda y análisis de la información estructural, espectroscópica y espectrométrica, entre otros, de moléculas naturales con fines académicos y de investigación. A la vigencia se ha logrado el ingreso de 101 compuestos, correspondientes a 83 de origen vegetal y 18 de origen microbiano. Para 2023 se programa la adaptación y personalización de la plataforma SistematX (desarrollado por la Universidad Federal de Paraíba- Brasil) a las necesidades de la base de datos del instituto SINCHI. El propósito particular de este trabajo es lograr consolidar una librería orientada exclusivamente a compuestos naturales que se identifiquen en especies vegetales y microorganismos de la amazonia, que facilite la búsqueda sistemática de información con fines de bioprospección.

Desarrollar biopolímeros para la obtención de bio-empaques

Se avanza en el desarrollo de un polímero a base de yuca, plátano y otros insumos locales de bajo costo, que pueda ser usado en la elaboración de bioempaques para el sector de alimentos y comercio del departamento de Amazonas, desestimulando así́ el uso de empaques de origen fósil y disminuyendo la contaminación en los principales asentamientos del departamento. Con ello se pretende: Disminuir la contaminación por residuos sólidos de baja degradabilidad; reducir los volúmenes de residuos sólidos que llegan a disposición final a los rellenos sanitarios y que tienen una baja degradabilidad; reducir de la huella de carbono en los centros urbanos de Leticia y Puerto Nariño, así́ como en la triple frontera Colombia-Brasil y Perú́; generar innovación en la solución de problemas locales a partir de la biodiversidad de especies amazónicas con que se cuenta; dinamizar de las economías locales a través de las cadenas productivas de la yuca y otros recursos amazónicos renovables; y generar inclusión y participación social, en especial de las comunidades indígenas, de los procesos productivos y de desarrollo regional, articulando sus sistemas de producción con procesos productivos y de innovación en la región. Como resultados es posible destacar:

1) Caracterización de almidones de yuca nativos monoclonales y policlonales como materia prima para el desarrollo de bioempaques

Se evaluaron dos tipos de almidones de yuca monoclonales (obtenidos de una variedad de yuca específica) y policlonales (mezcla de almidones de varias variedades de yucas nativas locales), para definir las características y tipo de almidón a usar en las formulaciones de bioempaques. Los resultados indican que las características de los almidones monoclonales y policlonales tienen características similares (Tabla 2).

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TIPO ALMIDÓN Carbohidratos Cenizas % Extracto etéreo % Fibra cruda % Humedad % Proteína %
Policlonal 97,8 0,30 0,34 0,13 44,1 1,39
Monoclonal 97,8 0,44 0,31 0,12 45,5 1,39

Tabla 2. Comparación bromatológica de muestras de almidón policlonal y monoclonal de variedades amazónicas (valores promedios de 10 muestras de cada tipo de almidón analizado)

Estos resultados permitieron determinar que no es necesario el cultivo y obtención de almidón de yuca de una variedad determinada, sino que se puede usar el almidón de venta artesanal local que es la mezcla de almidón de varios tipos de yuca, independientemente el tipo de yuca que sea (dulce o brava), con lo cual se permitirá la vinculación de más productores locales como proveedores de materia prima para el proyecto.

2) Desarrollo una muestra de bioempaque semirrígido a partir de recursos naturales renovables locales

Se cuenta con el desarrollo de un biopolímero a partir de calceta de plátano, almidón de yuca y un polimerizante amazónico con características adecuadas para el desarrollo de empaques semirrígidos. Las pruebas preliminares de moldeo permitieron generar bandejas livianas, compactas y con forma definida (Figura 1). En este momento, se surtieron todos los ensayos de laboratorio y se comenzará la fase de escalado del mismo. Como resultado de este proceso se generó un borrador de artículo científico contando el proceso desarrollado (Anexo 1).

Figura 1. Bandejas obtenidas a partir del biopolímero semirrígido desarrollado. Fuente: Sandra Paz

3) Desarrollo una muestra de bioempaque flexible a partir de recursos naturales renovables locales

Se logró el desarrollo de un biopolímero flexible a partir de almidón de yuca nativo, glicerina y un polimerizante local previamente hidrolizado, que genera un biopolímero de mejor calidad que si se usa el polimerizante natural (Figura 2). El biopolímero obtenido es flexible, resistente y con un grado de maleabilidad adecuado para la producción de bioempaques flexibles (biobolsas). Los ensayos de laboratorio para la obtención de este biopolímero culminaron y se comienza el proceso de ensayos a nivel de planta piloto en un equipo de extrusión. De esta experiencia se elaboró el borrador de un artículo científico contando el proceso de obtención del mismo (Anexo 2).

Figura 2. Muestras de biopolímero flexible obtenido en condiciones amazónicas: A. Sin hidrolisis del polimerizante; B. Con polimerizante hidrolizado. Fuente: Clara P. Peña

LECCIONES APRENDIDAS

El ejercicio de bioprospección implica en sí mismo el diseño de bioprocesos, así como la aplicación de biotecnología, la cual es el conjunto de procesos que incluyen el uso de organismos vivos, los cuales pueden ser considerados biofábricas. Dentro de su trabajo, el Instituto Sinchi no solo se ha centrado en el conocimiento e identificación del potencial de uso de especies vegetales, sino también en el aislamiento e identificación de microorganismos, a partir de diferentes matrices de la región amazónica colombiana. Este conocimiento gran potencial para el diseño de bioprocesos para la producción de ingredientes naturales a escala comercial como pigmentos, antioxidantes, biosurfactantes, agentes emolientes, entre otros.

De acuerdo con lo anterior, la búsqueda sistemática, conocimiento y clasificación de especies vegetales de la biodiversidad de la región amazónica colombiana, es necesaria para generar la información que permita el conocimiento no sólo de su potencial comercial para su aprovechamiento sostenible sino el reconocimiento de los servicios prestados a la sociedad para su valoración y conservación.

En el diseño y desarrollo de productos, como fin último de la bioprospección, uno de los primeros objetivos es encontrar un candidato de producto que muestre ciertas características objetivo, y luego tratar de buscar un proceso que pueda fabricarlo con una calidad específica. El candidato puede ser un producto químico en una sustancia pura, una mezcla o una formulación de ingredientes activos y aditivos. Aunque es posible identificar muchas sustancias químicas en sus formulaciones como productos químicos potenciales, solo un pequeño porcentaje de ellos logra ser uno de ellos, esto se debe a que el diseño de productos no solo está centrado en el hecho que exista la tecnología disponible para llevar a cabo el proceso de manufactura que permita obtener la calidad requerida para fabricar el producto, sino en el hecho que este proceso sea sostenible, es decir, efectivo y eficiente desde los puntos de vista social, económico y ambiental (Gani, Dam-Johansen, & Ng, 2007).

Generalmente el diseño de productos inicia desde la identificación de una necesidad, que permitirán fijar como objetivo las características deseadas del producto. Basado en esta información en la etapa de descubrimiento se generan las alternativas, las cuales luego son evaluadas y probadas para identificar las sustancias químicas o sus mezclas que pueden satisfacer las especificaciones del producto requerido. La etapa de desarrollo de producto y proceso permite la selección de alternativas viables y el diseño del proceso de fabricación. Finalmente la etapa de fabricación y puesta en marcha involucra el análisis, la evaluación y validación del producto en su correspondiente proceso (Gani et al., 2007). Tal diseño puede ser abordado usando diferentes estrategias (Gani et al., 2007): (1) experimentos basados en el ensayo y error, la cual se usa cuando no hay disponibilidad de modelos matemáticos que permitan estimar las propiedades del producto, (2) diseño basado en modelos computacionales, estrategia usada cuando existen y están disponibles modelos matemáticos validados para la estimación de todas las propiedades deseadas, y (3) técnicas híbridas modelado – experimentación, la cual es la técnica más ampliamente usada en el diseño de productos debido a la inexistencia de modelos matemáticos no están disponibles para la estimación de todas las propiedades deseadas o para la evaluación del desempeño del producto y el proceso. Por tal motivo es que se ha iniciado con el trabajo de generación de una librería de compuestos naturales identificados tanto en matrices vegetales y como en cultivos de microorganismos aislados de ecosistemas amazónicos. Esta librería constituye el primer paso para la implementación de técnicas híbridas para el diseño de bioproductos como fin último de la bioprospección, esto como estrategia para reducir el espacio de posibilidades a ser evaluadas experimentalmente mediante ensayo y error, y por tanto la necesidad de recursos en tiempo y dinero (Gani et al., 2007).

Los avances en el estudio de pigmentos, biosurfactantes y metabolitos secundarios de origen microbiano no solo son relevantes por su utilidad en diferentes sectores industriales, sino que también permitieron integrar de manera exitosa diferentes grupos de trabajo y profesionales del Instituto y fortalecer el conocimiento en propiedad intelectual.

Se recomienda fortalecer los vínculos de cooperación con el sector industrial para orientar la búsqueda de metabolitos y el desarrollo de procesos que generen alternativas a los desafíos que enfrenta el país en materia ambiental. Esto implica al mismo tiempo tener claridad sobre la estrategia que permita al Instituto negociar un producto obtenido a partir de la diversidad de la región amazónica con la industria y cuál sería la distribución de beneficios con las comunidades de la región.

También se considera importante el fortalecimiento de la línea en “Desarrollo tecnológico e innovación – Biotecnología – Bioprospección (2019-2022)” a través de la implementación de técnicas de derreplicación de alta eficiencia de metabolitos secundarios, continuar con el establecimiento de la librería de productos naturales y propiciar el acercamiento a los programas y procesos de investigación multidisciplinar, modelos de contratos y cláusulas de investigación y estrategias de propiedad intelectual.

RECOMENDACIONES PROXIMO PICIA

Se recomienda considerar la pertinencia de solicitar un contrato marco de acceso a recursos genéticos que ampare la búsqueda de metabolitos de interés para diferentes sectores industriales, a partir de recursos vegetales y microorganismos.

De igual manera, considerar la pertinencia de incluir acciones para el mejoramiento genético de cepas por medio de la generación de mutantes y/o evolución dirigida.

Se sugiere continuar la investigación de nuevos materiales como una forma de darle valor agregado a recursos locales.

Fichas de los resultado investigación científica en el marco del PICIA 2019-2022