Entrevista al Dr. José Luis Cerrillo Olmo

Dr. José Luis Cerrillo Olmo

KAUST – King Abdullah University Science & Technology

Los microorganismos se pueden encontrar en cualquier zona del planeta, incluso bajo las condiciones más extremas, como por ejemplo las bacterias termófilas que pueden encontrarse en el interior de volcanes submarinos. Pero además, una gran cantidad de estos microorganismos (los llamados patógenos) son causantes de diversas enfermedades, representando una amenaza para los seres humanos, aunque también para otros seres vivos.
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Dr. José Luis Cerrillo Olmo

KAUST – King Abdullah University Science & Technology

Los microorganismos se pueden encontrar en cualquier zona del planeta, incluso bajo las condiciones más extremas, como por ejemplo las bacterias termófilas que pueden encontrarse en el interior de volcanes submarinos. Pero además, una gran cantidad de estos microorganismos (los llamados patógenos) son causantes de diversas enfermedades, representando una amenaza para los seres humanos, aunque también para otros seres vivos.
Un ejemplo claro son las denominadas enfermedades nosocomiales, que se definen como enfermedades de distinta índole que se adquieren durante un periodo de hospitalización. Para mostrar la importancia de estas enfermedades, la Sociedad Española de Medicina Preventiva, Salud Pública e Higiene estima que este tipo de infecciones afectan a 8 de cada 100 pacientes, con una mortalidad cercana al 2%, y la mayoría de estas enfermedades son causadas por bacterias de distinto tipo.

Un ejemplo claro son las denominadas enfermedades nosocomiales, que se definen como enfermedades de distinta índole que se adquieren durante un periodo de hospitalización. Así pues, la Sociedad Española de Medicina Preventiva, Salud Pública e Higiene estima que este tipo de infecciones afectan a 8 de cada 100 pacientes, con una mortalidad cercana al 2%, siendo la mayoría de estas enfermedades causadas por un tipo de microorganismos, las bacterias.


My Scientific
Journal. Nos resulta muy interesante la idea de crear materiales que, por su composición, sean capaces de evitar el crecimiento de microorganismos, ¿qué aplicaciones tienen estos materiales biocidas?
 
José Luis Cerrillo Olmo. Relacionado con los problemas anteriormente explicados, la aplicabilidad de estos materiales biocidas para luchar frente a estos microorganismos es clara. La posibilidad de emplear materiales biocidas en envases para la conservación de alimentos conseguiría alargar su vida útil y disminuiría el desperdicio de alimentos. Por otro lado, su aplicación como materiales de recubrimiento en utensilios y mobiliario quirúrgico podría evitar posibles infecciones hospitalarias, lo que mejoraría la calidad de vida y seguridad de los pacientes.

Aunque estas aplicaciones parecen muy focalizadas y reservadas a ciertas áreas específicas, los materiales biocidas son ampliamente empleados en muchos aspectos de la vida cotidiana, sobre todo en espacios donde la desinfección es uno de los factores clave. Ejemplos claros son las baldosas empleadas en baños o piscinas, las encimeras de las cocinas o incluso las pinturas de nuestros hogares. Todos estos materiales suelen contener ciertas sustancias biocidas que consiguen evitar el desarrollo y crecimiento de microorganismos en ellos, y por tanto, se pueden clasificar como materiales biocidas.
 
MSCJ. ¿Podrías explicarnos de forma sencilla en qué consiste la propuesta concreta que hacéis desde tus trabajos sobre los materiales biocidas?

JLCO.  El empleo de sustancias para luchar frente a microorganismos no es algo novedoso. Todos conocemos o hemos oído hablar de los insecticidas, sustancias que se emplean para acabar con ciertos insectos y por tanto, sustancias que acaban con la vida de estos seres vivos (biocidas). No obstante, la incorporación de ciertas sustancias a un material para añadir propiedades biocidas no es tan común. En la última década se ha incorporado en nuestro día a día el término “envase activo”. Este llamativo nombre simplemente es una estrategia de márketing, ya que un envase activo es un envase tradicional al cual se le han incorporado ciertas sustancias que permiten mejoran su utilidad, por ejemplo, disminuyendo el crecimiento de ciertos microorganismos. En definitiva, un material biocida empleado para envasado.
colonia de bacterias sanas o sin estar en contacto con la zeolitas con Ag
Colonia de bacterias sanas y sin estar en contacto con la zeolitas con Ag
La propuesta de nuestro proyecto de investigación consistió en evaluar la plata como agente o sustancia biocida para luchar frente a distintos microorganismos. Sin embargo, la plata no se utilizó directamente, sino alojada en otro material que actúa simultáneamente como estabilizador, soporte y además, permite una liberación controlada de este metal. En definitiva, conseguir que la plata fuera estable y que su actuación frente a los microorganismos fuera escalonada en el tiempo, consiguiendo un efecto biocida durante largos periodos.
Para cumplir con todos estos requisitos los materiales seleccionados fueron las zeolitas. Estos materiales están compuestos normalmente por aluminio, silicio y oxígeno, y poseen una estructura definida que podemos comparar con la red de túneles subterráneos del metro de cualquier ciudad. Las zeolitas presentan una elevada porosidad creada por canales y cavidades interconectados (túneles) que producen una gran superficie. Esta propiedad permite la incorporación de la plata, y simultáneamente, la complicada red de poros permite su liberación controlada.

La elección de la plata no fue casual. La plata es uno de las sustancias biocidas más antiguas y en bajas concentraciones no es peligrosa para los seres humanos (es inocua). Los propios fenicios ya incorporaban monedas de plata en las vasijas donde almacenaban leche o agua para su preservación. Además, la plata es capaz de actuar frente a un gran número de distintos microorganismos, lo que aumentaba sus posibles áreas de aplicación. Todo esto unido a su incorporación en zeolitas, las cuales no presentan ningún problema para los seres humanos, ofrecía un material biocida que podría ser incorporado en un amplio abanico de materiales de distinta índole y uso.
MSCJ.  Precisamente, en una de tus publicaciones probáis la eficacia de los materiales zeolíticos con plata en la conservación de las naranjas, ¿qué ventajas tendría utilizar este tipo de materiales en el envasado de alimentos, frente al uso de otros elementos antimicrobianos? 

JLCO.  La eficacia de los materiales zeolíticos con plata aplicados en recubrimientos comestibles de naranjas fue uno de los principales estudios realizados en este proyecto. La aplicación en el campo de las naranjas fue debido a la cercanía del producto: la investigación fue llevada a cabo en el Instituto de Tecnología Química de Valencia junto con el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias y por tanto, la eficacia de este material biocida debía probarse en el mayor producto de la huerta valenciana. Pero además, estudios preliminares mostraron que nuestro material de plata soportada en zeolitas era muy eficaz frente a los hongos Penicillium, causantes de las principales infecciones o mohos de los cítricos.

Diferentes recubrimientos comestibles comúnmente empleados en estas frutas fueron estudiados tras la incorporación de nuestras zeolitas con plata, añadiendo función biocida al recubrimiento comestible. Los resultados mostraron una disminución tanto en el número de frutas dañadas por los hongos, como en el crecimiento de los hongos tras la infección de las naranjas. Esta disminución de la acción patógena de los hongos en naranjas, junto con la inapreciable modificación del aspecto, peso o gusto de los frutos, reveló un tipo de recubrimiento biocida eficaz para su aplicación en naranjas.

Naranjas sin recubrimiento biocida basado en zeolitas con plata (izquierda) y con recubrimiento (derecha)
Naranjas sin recubrimiento biocida basado en zeolitas con plata (izquierda) y con recubrimiento (derecha)
La gran ventaja de este recubrimiento biocida es principalmente el aumento de la vida útil de los cítricos, disminuyendo el desperdicio de esta fruta tras su recolección debido a microorganismos como los hongos. Frente a otros elementos antimicrobianos, el empleo de este recubrimiento con zeolitas y plata permite el uso de sustancias totalmente naturales y no procesadas o artificiales. Asimismo, el empleo de la plata soportada en zeolitas permite una función biocida más larga en el tiempo o lo que es lo mismo, una actividad biocida más longeva, y por tanto aumenta la vida útil de cada fruto. El empleo directo en los frutos junto a los recubrimientos comunes también es una ventaja frente a otro tipo de sustancias biocidas o antimicrobianas, cuya aplicación precisa de etapas extra que aumentan el precio del producto. Por último, y aunque el uso de plata parezca que vaya a encarecer el producto, la cantidad empleada de ésta es muy baja y por tanto, el coste es asumible.
MSCJ.  Desde tu punto de vista, ¿crees que podría extenderse el uso de este tipo de materiales en alimentación? Y en relación a esto, ¿piensas que la industria alimentaria está apostando por el desarrollo de estos materiales como opción de futuro?

JLCO.  En mi opinión creo que el empleo de plata incorporada en materiales zeolíticos podría incorporarse en un gran número de aplicaciones relacionadas con el envasado alimenticio. Tal es así, que ciertos envasados de alimentos frescos en Japón presentan unas bolsitas que contienen materiales similares con plata y que permiten su liberación en la atmósfera del envasado, manteniendo el alimento en condiciones idóneas para su consumo. Contrariamente, la normativa europea actual no permite la utilización de este tipo de aplicaciones de envasado.

Pero no todo está perdido, las zeolitas con plata son fácilmente incorporadas en cualquier tipo de material, pudiendo formar parte del propio envase permitiendo su liberación gradual. En nuestra investigación, se realizaron diferentes pruebas donde se incorporó este material biocida en polipropileno, uno de los materiales plásticos más comunes. Los análisis llevados a cabo demostraron que incluso incorporados en el plástico, seguía existiendo eficacia bactericida.
Bacteria muerta rodeada de cristales de zeolita con Ag incorporada
Bacteria muerta rodeada de cristales de zeolita con Ag incorporada
Respecto a la apuesta por estos materiales por parte de la industria alimentaria, estoy seguro que esta industria cada vez está apostando por materiales menos artificiales y más naturales, y estos materiales basados en zeolitas con plata cumplen dicho requisito. La tendencia hacia lo natural y lo sostenible abre grandes posibilidades en ésta y otras industrias a nuestros materiales, aunque siempre bajo la atenta supervisión de la legislación. En este sentido cabe destacar que diferentes materiales zeolíticos con plata y zinc ya están aceptados por la legislación europea actual para cierto tipo de envasados y otros tipos de aplicaciones no relacionadas con la alimentación.

MSCJ.  Tenemos curiosidad por saber, ¿cómo comenzaste a estudiar esta temática y a dónde te ha llevado en la actualidad? 

JLCO.  En 2012 y en plena crisis, seis meses después de acabar mi carrera (soy licenciado en Química) conseguí una beca para la incorporación al mundo laboral en una empresa de materiales biocidas. Tras la beca, la misma empresa me contrató dentro de un proyecto nacional donde participaban distintos centros de investigación pública, lo que me permitió trabajar conjuntamente con el Instituto de Tecnología Química de Valencia, centro de excelencia científica nacional con la acreditación “Severo Ochoa”. Tras dos años trabajando para dicha empresa, y tras la finalización de un Máster en Química Sostenible, conseguí una beca nacional para realizar el doctorado en este instituto de investigación. De esta forma, y debido a mi experiencia previa en la industria, parte de mi tesis consistió en continuar con el trabajo sobre materiales biocidas, utilizando zeolitas funcionalizadas con plata.

Actualmente, ésta es una de las líneas de investigación del grupo donde realicé el doctorado, la cual fue iniciada por mis directores de tesis y por mi mismo. Actualmente, el grupo de investigación del Prof. Palomares y el Prof. Rey continúa investigando diferentes materiales zeolíticos funcionalizados con otras sustancias, como por ejemplo, esencias naturales.

En mi caso, tras acabar el doctorado y debido a mi experiencia en síntesis de materiales y catálisis ambiental (segunda parte de mi tesis), me encuentro trabajando en Arabia Saudí, en la King Abdullah University Science & Technology (KAUST) dentro del grupo de investigación del Prof. Gascon (Advanced Catalytic Materials – ACM). Aquí sigo expandiendo mi experiencia investigadora y abordando otros temas como la reutilización de dióxido de carbono para obtener productos químicos de alto valor añadido o la obtención de combustibles a partir de fracciones ligeras del petróleo. Aunque mi trabajo actual se ha desmarcado de los materiales biocidas, sigo en contacto con mi grupo de investigación en Valencia, apoyando a los nuevos investigadores del grupo y colaborando activamente con ellos.

Documentación y entrevista

José Luis Cerrillo Olmo y Alba Peña para My Scientific Journal  08/10/2020
 
Alba Peña Hidalgo
Alba Peña HidalgoRedactora My Scientific
Estudiante de Biología
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