Desde precisas tecnologías para la clasificación hasta la optimización de rutas de recogida de desechos, la inteligencia artificial (IA) está revolucionando el sector del reciclaje. Ahora, con la ayuda de la IA, un equipo de investigadores logró diseñar una enzima que tiene el potencial de digerir plásticos.
Científicos de la Universidad de Washington emplearon IA generativa para crear una enzima capaz de romper los enlaces éster, una estructura química común en plásticos como el Tereftalato de polietileno (PET). Estos enlaces son los responsables de unir las cadenas de carbono a través de átomos de oxígeno y pueden encontrarse en polímeros plásticos como el poliéster.
“Pensamos que diseñar una serina hidrolasa, una enzima bien caracterizada pero bastante compleja, sería un sistema modelo ideal para probar las últimas herramientas de IA, con la esperanza de que nos ayude a descubrir métodos generales que se puedan aplicar al diseño de otras enzimas”, señaló la coautora principal Anna Lauko, investigadora postdoctoral en el laboratorio Baker de la Universidad de Washington, en declaraciones para la publicación especializada GEN.
RFDiffusion y PLACER: Inteligencia Artificial para el Diseño de Enzimas
El equipo de investigación empleó una herramienta de IA llamada RFDiffusion, capaz de generar estructuras de proteínas desde cero. Con esta tecnología, diseñaron 129 proteínas, pero solo dos mostraron actividad catalítica, es decir, capacidad para descomponer enlaces químicos.
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Para mejorar estos resultados, los científicos recurrieron a PLACER (Protein-Ligand Atomistic Conformational Ensemble Reproduction), otra herramienta de IA entrenada con miles de estructuras de proteínas conocidas. Gracias a este modelo de aprendizaje automático, lograron identificar configuraciones estructurales más efectivas, aumentando la tasa de éxito en más de tres veces. Como resultado, se descubrieron dos variantes de enzimas, denominadas «super» y «win», capaces de completar múltiples rondas de reacción, una característica esencial para su uso como catalizadores eficientes.
Un Avance sin Precedentes en el Diseño de Enzimas
A diferencia de intentos previos donde las enzimas diseñadas con IA se estancaban tras la primera reacción, este estudio, publicado en Science, logró superar esa limitación. Mediante el uso combinado de RFDiffusion y PLACER, los investigadores desarrollaron una esterasa capaz de degradar los enlaces del PET con una eficiencia 60,000 veces mayor que las versiones anteriores.
Este avance representa una posible solución para el reciclaje químico de plásticos, ofreciendo una alternativa sostenible para la gestión de residuos. Sin embargo, el estudio también resalta los desafíos del proceso: aunque la IA generó enzimas funcionales, muchas quedaron químicamente bloqueadas tras una sola reacción, evidenciando la complejidad de replicar las capacidades de las enzimas naturales, que han evolucionado durante millones de años.
A medida que la inteligencia artificial y la biotecnología continúan avanzando, estas innovaciones podrían revolucionar la manera en que enfrentamos la contaminación plástica, abriendo nuevas oportunidades para un reciclaje más eficiente y sostenible.
