Establecimiento de cultivos unialgales mediante microselección e inyección de microalgas para la obtención de fuentes de energía renovable

Las microalgas son un grupo de microorganismos principalmente Chlorobiaceae que incluye especies tanto procariotas y eucariotas. Estos organismos pueden convertir fotosintéticamente CO2 y minerales en biomasa, pero también existen algunas especies heterotróficas. Algunas microalgas han sido consideradas como organismos con gran potencial para la producción de diversos compuestos de interés, basado en su capacidad de crecer rápidamente y de acumular grandes cantidades de lípidos y otras sustancias de almacenamiento.

El aislamiento de las mismas es un proceso necesario para obtener cultivos puros y representa el primer paso hacia la selección de cepas de microalgas con potencial para la producción. Algunas técnicas de aislamiento tradicionales incluyen la selección manual para aislamiento al microscopio o diluciones de células seguidas de cultivo en medio líquido o en placas de agar; como resultado de este proceso se pueden obtener cultivos puros que suele ser fácilmente identificables.

Estos procesos de aislamiento, basado en métodos tradicionales, consumen mucho tiempo y requiere medios de cultivo estériles. Es por esta razón que la microselección asistida por micromanipulación permitiría acelerar el proceso de selección y producción de cultivos unialgales en microalgas de interés. La técnicas de aislamiento unicelular ha sido utilizada para tres propósitos principales en microbiología y biotecnología: (1) para el cultivo de microorganismos previamente no cultivables; (2) para evaluar y monitorear la fisiología de la célula y su función; y (3) para detectar productos microbiológicos novedosos tales como enzimas y antibióticos.

PALABRAS CLAVE: Microalgas, cultivos unialgales, microselección, microinyección, cepario, identificación molecular.

• Periodo de ejecución: Enero 2015 - Diciembre 2017
• Área: Ciencias Agronómicas
• Subárea: Biotecnología Agrícola

Factores que inciden en los procesos de transferencia de resultados de investigación: la biotecnología en Costa Rica. 

El Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología del TEC (CIB) ha desarrollado una serie de proyectos con microalgas y actualmente tiene la capacidad de producir biomasa con potencial de ser utilizada para elaboración de formulaciones de alimento animal. Este producto puede sustituir la soya, insumo que actualmente incrementa los costos de producción a las fincas agropecuarias nacionales. Sin embargo, en el TEC no existe actualmente un modelo de transferencia de tecnología para que estos beneficios socio-ambientales lleguen efectivamente a quienes lo necesitan.

El objetivo de esta investigación es analizar los factores que inciden en los procesos de transferencia de resultados de investigación y desarrollar un modelo de transferencia de resultados de investigación académica para el caso de biotecnología en Costa Rica. La investigación será de carácter cualitativa, obteniendo información de universidades nacionales e internacionales mediante entrevistas a profundidad y focus group con investigadores y funcionarios involucrados en el proceso. Se hará una búsqueda en bases de datos sobre modelos de transferencia de tecnología utilizados y reportados en la literatura, así como la situación actual y legislación en el país. Los resultados se procesarán con el software NVivo y a partir del análisis de los modelos encontrados, se diseñará un modelo mediante la técnica de maximizar las fortalezas encontradas, explotar las oportunidades identificadas, confrontar las debilidades mostradas y afrontar las amenazas factibles de las diferentes alternativas en un modelo integral que se ajuste a las posibilidades y requerimientos del país. La investigación es de gran importancia ya que podría convertirse en un modelo de política pública, el Estado puede adoptar los resultados de este estudio y convertirlo en un modelo nacional de transferencia de resultados de investigación generada en universidades. Los resultados de esta investigación serán publicados en la Revista Journal of Technology Management & Innovation y/o Journal of Technology Transfer. 

Las microalgas cuentan con un gran potencial para ser utilizadas como fabricas biológicas por su crecimiento en altas densidades y bajo requerimiento de nutrientes al tener la posibilidad de ser cultivadas bajo condiciones fotoautotróficas. Bioprocesos que utilizan microalgas son capaces de generar desde biocombustibles, suplementos alimenticios, hasta biofarmacéuticos de alto valor agregado. El análisis de rutas metabólicas es una herramienta clave para la caracterización de cepas en sus potenciales de producción. El análisis de flujos metabólicos basado en marcación con 13C en régimen no estacionario, permite evaluar la dirección hacia la cual el metabolismo fotoautotrófico de cepas específicas de microalgas está dirigido. El uso de análisis de flujos metabólicos  hace posible descubrir cuellos de botella en las rutas metabólicas y elucidar mecanismos de regulación del sistema, permitiendo evaluar posibles objetivos para realizar ingeniería metabólica o modificaciones en las estrategias de cultivo que favorezcan la formación de un producto determinado.

Cultivos de cepas de microalgas disponibles en el Centro de Investigación en Biotecnología (CIB) serán caracterizadas para evaluar sus potenciales productivos de acuerdo al diagrama de flujos metabólicos específicos, en especial especies productoras de aceites como Chlorella vulgaris e Isochrysis galbana.

PALABRAS CLAVE: Microalgas, Análisis de flujos metabólicos, Chlorella vulgaris, Isochrysis galbana, aceite

Subárea: Biotecnología Ambiental

Las actividades agrícolas actuales tienen una gran importancia en la economía de Costa Rica debido a que contribuye significativamente al Producto Interno Bruto (PIB), a la generación de empleo, y en los últimos años se ha convertido en un sector exportador dinámico y competitivo. Sin embargo, las exigencias del mercado cada vez son mayores hacia el empleo de tecnologías más eficientes y con una baja huella de Carbono. Para cumplir estas exigencias principalmente en los mercados europeos, donde destina gran parte de las exportaciones se debe de buscar paquetes tecnológicos que le permitan al sector agrícola nacional aumentar el rendimiento de los cultivos, mejorar el uso de suelo, cuidar el agua y el ambiente. Las microalgas pueden ser una solución de bajo costo para alcanzar estos objetivos, ya que, estas contienen altos niveles de micronutrientes y macronutrientes esenciales en el crecimiento de las plantas, además de fitohormonas como giberelinas, auxinas y citoquininas. Sin embargo, para hacer más eficiente la biodisponibilidad de todos estos componentes se debe de contar con una formulación apropiada que sea estable a través del tiempo. Este proyecto pretende continuar con los avances alcanzados en el desarrollo de productos del potencial biotecnológico con cepas de microalgas nativas de Costa Rica. Se requiere de un estudio de factibilidad para lograr optimizar las formulaciones que permitan generará un producto con las características necesarias para ser transferido al sector productivo agrícola, el cual está urgido de nuevas alternativas tecnológicas y económicas para una eficiente fertilización de sus cultivos.  

Palabras clave: Biofertilizantes, formulaciones, emulsiones, estabilidad, factibilidad. 

Diversificación de sistemas agroforestales, mediante el fomento en asociaciones de agricultores, de la producción de plantas con componentes bioactivos de la región Huetar Norte y Atlántica de Costa Rica con el aporte de las universidades estatales.

Después de la sangre, el hueso constituye el tejido más utilizado en cirugía reconstructiva del aparato musculoesquelético, su obtención y uso en injertos tisulares como opción terapéutica ha ido en aumento en los últimos años, ya que induce una mejora significativa en los procesos de sanación y recuperación de los pacientes sometidos a estos procedimientos. La obtención y almacenamiento de tejido cadavérico para trasplante permitiría que por cada donante se extraiga la mayor cantidad de piezas distintas que pueden ser utilizadas en diferentes procedimientos. No obstante, para implementar dicha alternativa se hace necesario el establecimiento de los protocolos para la extracción, procesamiento y esterilización de las piezas extraídas. Existen normas y recomendaciones internacionales para la implementación de estos procedimientos a nivel local, sin embargo, se enfatiza la necesidad de realizar procesos de estandarización y validación para asegurar la calidad de los procedimientos, lo cual hasta el momento no se ha realizado en nuestro país. Dentro de los métodos más utilizados de esterilización de hueso se encuentra la irradiación gamma, para la cual se debe procurar que la radiación penetre totalmente el tejido. La dosis considerada estándar de oro son 25kGy, sin embargo, algunos estudios, mencionan que es insuficiente, por lo que aplican dosis más altas, con lo que se corre el riesgo de alterar factores importantes como la estabilidad del colágeno, la estructura, resistencia biomecánica y capacidad ostoinductiva del hueso, mientras que, el uso de dosis más bajas compromete la esterilidad del tejido, elevando el riesgo de contaminación y trasmisión de enfermedades. A pesar de existir estándares internacionales para varios de los procedimientos que se pretender implementar, la recomendación general es validarlos a nivel local. Esta investigación pretende establecer y validar los procedimientos para la ablación de hueso y su procesamiento para uso clínico, fomentando a la vez el uso del equipo de irradiación gamma en el área de salud y procurando el traslado de los resultados al sector salud. Existe una alta demanda de material biológico en los diferentes centros de salud del país, como lo reflejan la prensa nacional, estadísticas de la CCSS y del Hospital del Trauma, por lo que la mayor justificación para realizar esta investigación es la capacidad actual que tiene el ITCR de contribuir a disminuir esta demanda y con ello mejorar la calidad de vida de los habitantes y continuar contribuyendo al desarrollo de nuevas estrategias tecnológicas que aporten a la salud humana. 

PALABRAS CLAVE: Hueso, Irradiación gamma, Sistema Musculoesquelético, Banco de Tejidos, Medicina Regenerativa.