La polilisina se refiere a varios tipos de homopolímeros de lisina , que pueden diferir entre sí en términos de estereoquímica (D/L; la forma L es natural y generalmente se asume) y posición del enlace (α/ε). De estos tipos, solo la ε-poli-L-lisina se produce de forma natural.
El aminoácido precursor lisina contiene dos grupos amino , uno en el carbono α y otro en el carbono ε. Cualquiera de ellos puede ser el lugar de polimerización , dando como resultado α-polilisina o ε-polilisina. La polilisina es un homopolipéptido que pertenece al grupo de polímeros catiónicos : a pH 7, la polilisina contiene un grupo amino hidrófilo con carga positiva.
La α-polilisina es un polímero sintético que puede estar compuesto de L -lisina o D -lisina. "L" y "D" hacen referencia a la quiralidad en el carbono central de la lisina. Esto da como resultado poli- L -lisina (PLL) y poli- D -lisina (PDL) respectivamente. [1]
La ε-polilisina (ε-poli- L -lisina, EPL) se produce típicamente como un homopolipéptido de aproximadamente 25-30 residuos de L -lisina. [2] Según la investigación, la ε-polilisina se adsorbe electrostáticamente a la superficie celular de las bacterias, seguido de un desprendimiento de la membrana externa . Esto eventualmente conduce a la distribución anormal del citoplasma causando daño a la célula bacteriana [3] que es producido por la fermentación bacteriana. La ε-poli- L -lisina se utiliza como conservante natural en productos alimenticios.
La producción de polilisina por fermentación natural solo se observa en cepas bacterianas del género Streptomyces . El Streptomyces albulus es el más utilizado en estudios científicos y también se utiliza para la producción comercial de ε-polilisina.
La α-polilisina se produce sintéticamente mediante una reacción de policondensación básica . [5]
La producción de ε-polilisina por fermentación natural fue descrita por primera vez por los investigadores Shoji Shima y Heiichi Sakai en 1977. [2] Desde finales de los años 1980, el Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar de Japón aprobó la ε-polilisina como conservante en alimentos. En enero de 2004, la ε-polilisina recibió la certificación de seguridad general (GRAS) en los Estados Unidos. [6]
La ε-polilisina se utiliza comercialmente como conservante de alimentos en Japón, Corea y en productos importados que se venden en los Estados Unidos. Los productos alimenticios que contienen polilisina se encuentran principalmente en Japón. El uso de polilisina es común en aplicaciones alimentarias como arroz hervido, verduras cocidas, sopas, fideos y pescado en rodajas ( sushi ). [7]
Estudios de literatura han reportado un efecto antimicrobiano de la ε-polilisina contra levaduras , hongos , bacterias Gram-positivas y bacterias Gram-negativas . [8]
La polilisina tiene un aspecto amarillo claro y un sabor ligeramente amargo, ya sea en forma de polvo o líquido.
La α-polilisina se utiliza habitualmente para recubrir los materiales de cultivo de tejidos como factor de adhesión que mejora la adherencia celular. Este fenómeno se basa en la interacción entre el polímero cargado positivamente y las células o proteínas cargadas negativamente. Mientras que el aminoácido precursor de la poli- L -lisina (PLL) se produce de forma natural, el precursor de la poli- D -lisina (PDL) es un producto artificial. Por lo tanto, se cree que este último es resistente a la degradación enzimática y, por lo tanto, puede prolongar la adherencia celular. [9]
La polilisina exhibe una alta densidad de carga positiva que le permite formar complejos solubles con macromoléculas cargadas negativamente . [10] Los homopolímeros de polilisina o copolímeros de bloque se han utilizado ampliamente para la administración de ADN [11] y proteínas. [12] También se ha demostrado que las nanopartículas basadas en polilisina se acumulan pasivamente en los sitios lesionados de los vasos sanguíneos después de un accidente cerebrovascular debido a la incorporación en trombos recién formados , [13] lo que ofrece una nueva forma de administrar agentes terapéuticos específicamente a los sitios de lesión después del daño vascular.
En 2010, se sintetizó ε-polilisina modificada hidrofóbicamente mediante la reacción de EPL con anhídrido octenil succínico (OSA). [14] Se descubrió que las OSA-g-EPL tenían temperaturas de transición vítrea más bajas que las de EPL. Fueron capaces de formar micelas poliméricas en agua y reducir la tensión superficial del agua, lo que confirma sus propiedades anfifílicas. También se examinaron las actividades antimicrobianas de las OSA-g-EPL, y las concentraciones inhibitorias mínimas de las OSA-g-EPL contra Escherichia coli O157:H7 se mantuvieron iguales a las de la EPL. Por lo tanto, las EPL modificadas tienen el potencial de convertirse en moléculas bifuncionales, que pueden usarse como surfactantes o emulsionantes en la encapsulación de fármacos insolubles en agua o como agentes antimicrobianos.