Strumenti di scoperta enzimatica veloci, adattabili ed efficienti dal punto di vista dei costi
Gli enzimi sono stati utilizzati nei prodotti di consumo commerciali, come i detergenti, fin dall’inizio del XX secolo. Negli ultimi anni c’è stata una spinta a scoprire nuovi enzimi che potrebbero aiutare la transizione dell’Europa verso modi di produzione più ecologici e sostenibili. Questo perché gli enzimi hanno il potenziale per accelerare i processi industriali, sostituendo i prodotti chimici di sintesi basati sui combustibili fossili in molte applicazioni industriali.
Piattaforma per identificare enzimi validi
Questo processo di scoperta, tuttavia, non è facile. L’identificazione di enzimi validi e la loro applicazione sicura ed efficace nei processi o nei beni di consumo quotidiani richiedono molto tempo e denaro. Questa è la sfida che il progetto RADICALZ(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha cercato di affrontare. «Gli enzimi sono costosi da sviluppare: le aziende vi dedicano molto tempo e risorse», osserva il coordinatore del progetto Aurelio Hidalgo della Università Autonoma di Madrid(si apre in una nuova finestra) in Spagna. «Il nostro obiettivo era quello di creare una piattaforma generale che potesse essere applicata a una serie di enzimi in diverse applicazioni, per rendere il processo decine di volte più economico e veloce». Per garantire che i prodotti di consumo assistiti da enzimi siano completamente circolari, tutte le materie prime potenziali sono state ricavate da flussi di rifiuti industriali. Tra questi, la produzione di saccarosio, gli oli di frittura esausti, i sottoprodotti del settore lattiero-caseario e persino la corteccia degli alberi. «Nel costruire una vera economia circolare(si apre in una nuova finestra), dobbiamo tenere conto della provenienza delle nostre materie prime», aggiunge. Il progetto si è concentrato su casi di studio relativi agli usi finali, tra cui prodotti per il bucato, nutraceutici e cosmetici.
Tecnologie abilitanti, compresa l’IA
Il processo stesso sfrutta tecnologie abilitanti come l’intelligenza artificiale per accelerare il processo di identificazione. L’intelligenza artificiale è stata combinata con i dati proprietari di uno dei partner del progetto per fare previsioni accurate ed efficienti sull’efficacia di determinati enzimi in processi specifici. Il processo si è avvalso anche della microfluidica, che consiste nella manipolazione di fluidi su scala micrometrica. «In pratica, questo significa che siamo stati in grado di ridurre i volumi di migliaia di volte», spiega l’autore. «Questo ha enormi implicazioni sui costi, perché significa che possiamo eseguire un milione di analisi in poche ore per, ad esempio, 10 euro». Utilizzando gocce microscopiche come provette, il progetto ha ridotto il fabbisogno di plastica. Sono state quindi effettuate valutazioni di sostenibilità, dall’approvvigionamento delle materie prime fino allo smaltimento. «Abbiamo individuato una lacuna di conoscenza in questo ambito, quindi abbiamo sviluppato nuove equazioni universali e semplici per questo compito», spiega.
Alla scoperta del potere degli enzimi
Utilizzando la piattaforma pionieristica, il team del progetto è stato in grado di sintetizzare 27 nuovi ingredienti, che potrebbero essere utilizzati al posto delle sostanze chimiche sintetiche in una serie di prodotti di consumo. I brevetti sono stati ottenuti dai partner industriali del progetto. Le gocce in miniatura sono state utilizzate anche come impalcature per sviluppare microcapsule per gli ingredienti. L’idea è che la funzione enzimatica venga preservata fino a quando non è necessaria. «La semplice capacità di dimostrare la fattibilità di questi processi potrebbe portare a nuovi investimenti», afferma il ricercatore. Il progetto ha condiviso i suoi risultati in documenti politici e pubblicazioni accademiche, ma si è anche concentrato sui bambini come consumatori del futuro. Un fumetto è stato sviluppato per i bambini di età compresa tra gli 8 e i 12 anni, mentre una escape room digitale è stata destinata agli studenti della scuola secondaria. L’obiettivo era risolvere enigmi e scoprire il potere degli enzimi. Infine, è stata organizzata una Spring School a Madrid per riunire i ricercatori nella fase iniziale della loro carriera con i maggiori esperti del mondo accademico e industriale e per discutere le intuizioni di RADICALZ, oltre che dei progetti finanziati dall’UE OXIPRO, EnXylaScope e FuturEnzyme.
