Crean una enzima con inteligencia artificial que descompone plástico en un avance revolucionario

Un equipo de científicos de la Universidad de Washington ha logrado un hito en la lucha contra la contaminación plástica al diseñar con inteligencia artificial una enzima capaz de descomponer ciertos plásticos a nivel molecular. Publicado en Science, el estudio demuestra cómo la IA ha permitido crear serina hidrolasas altamente eficientes, capaces de romper enlaces éster, presentes en materiales como el PET. Este descubrimiento, anunciado en 2025, representa un gran avance hacia la degradación sostenible de plásticos, un problema que afecta a ecosistemas de todo el mundo. Con aplicaciones potenciales en reciclaje y biotecnología, la investigación abre una nueva vía para reducir el impacto ambiental de los residuos plásticos.

Una enzima creada por IA que promete revolucionar el reciclaje

El hallazgo liderado por el laboratorio de David Baker en la Universidad de Washington podría cambiar el paradigma del reciclaje de plásticos. La enzima diseñada mediante inteligencia artificial ha demostrado ser capaz de descomponer plásticos como el PET de manera más eficiente que cualquier otra creada hasta ahora. Este avance se logró gracias al uso de modelos de aprendizaje profundo aplicados al diseño de proteínas, lo que permitió generar una estructura enzimática optimizada para la ruptura de enlaces éster, una de las claves para la degradación del tereftalato de polietileno, el plástico más utilizado en envases y textiles.

El estudio, publicado en la revista Science, detalla cómo los investigadores utilizaron herramientas avanzadas de IA para modelar y optimizar la actividad catalítica de la enzima. Se probaron más de 300 versiones de proteínas generadas por computadora, y tras un proceso iterativo de selección, se obtuvieron estructuras cristalinas que coincidían casi perfectamente con los modelos computacionales, con una desviación de menos de 1 Å. Esto sugiere que el diseño generativo basado en IA ha alcanzado un nivel de precisión sin precedentes en la ingeniería de proteínas.

Cómo la IA diseñó la enzima degradadora de plástico

El proceso de creación de esta enzima se basó en la combinación de aprendizaje profundo y simulaciones moleculares. El equipo de Baker utilizó RFdiffusion, un sistema generativo de IA que permite diseñar proteínas con sitios activos complejos adaptados a reacciones específicas. La clave del éxito radicó en la capacidad del modelo para predecir la conformación óptima de los sitios catalíticos, asegurando que las interacciones entre la enzima y el plástico fueran altamente eficientes.

Además, se empleó una innovadora herramienta de evaluación llamada PLACER (Protein-Ligand Atomistic Conformational Ensemble Reproduction), que permitió analizar cómo las enzimas diseñadas se comportaban en múltiples estados de reacción. Esta metodología permitió optimizar la enzima iterativamente, incorporando cinco grupos catalíticos esenciales que no habían sido incluidos en diseños previos de este tipo. Como resultado, la enzima final no solo demostró una actividad catalítica superior, sino que también exhibió estabilidad estructural, lo que la hace viable para su uso a escala industrial.

Implicaciones en la lucha contra la contaminación por plásticos

La creación de esta enzima con inteligencia artificial representa un avance crucial para abordar el problema global de la contaminación plástica. Los plásticos como el PET pueden tardar cientos de años en degradarse en la naturaleza, pero esta nueva enzima podría acelerar el proceso en días o semanas. Esto abre la puerta a soluciones innovadoras en el reciclaje y la reducción de residuos, permitiendo que los plásticos puedan ser degradados en sus componentes básicos y reutilizados de manera más eficiente.

El potencial de esta tecnología va más allá del PET. Gracias a la flexibilidad del diseño asistido por IA, los investigadores podrían desarrollar versiones optimizadas para otros tipos de plásticos, como el polietileno y el polipropileno, que actualmente representan una gran parte de los residuos en océanos y vertederos. Con más avances en esta dirección, la industria del reciclaje podría transformar radicalmente su capacidad para reducir la acumulación de plásticos en el medio ambiente.

Un paso hacia la economía circular del plástico

El impacto de esta nueva enzima diseñada por inteligencia artificial podría trascender el ámbito académico y tener aplicaciones concretas en la industria del reciclaje. Si se logra una producción a gran escala, esta tecnología podría integrarse en plantas de reciclaje para descomponer el PET en sus monómeros originales, facilitando su reutilización en la fabricación de nuevos productos sin perder calidad. Este enfoque permitiría un reciclaje verdaderamente circular, reduciendo la dependencia de nuevos plásticos vírgenes y minimizando el impacto ambiental de su producción.

La empresa Carbios, con sede en Francia, ha trabajado en el desarrollo de enzimas capaces de degradar PET, pero su proceso se basa en optimizar enzimas naturales mediante ingeniería genética. Lo que diferencia el descubrimiento de la Universidad de Washington es que la enzima fue creada desde cero con IA, lo que abre la posibilidad de diseñar catalizadores específicos para cada tipo de plástico. Con este método, se podrían desarrollar soluciones para plásticos más resistentes a la degradación, como el polietileno de alta densidad (HDPE) o el polipropileno (PP), que hasta ahora han sido más difíciles de reciclar mediante procesos biológicos.