EFECTOS DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS SOBRE EL CRECIMIENTO DE Saccharomyces Cerevisiae

EFECTOS DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS SOBRE EL CRECIMIENTO DE Saccharomyces cerevisiae

José E. Zapata M., Germán Moreno O. y Edna J. Márquez F.

José E. Zapata M. Ingeniero Químico. M.Sc. en Biotecnología. Profesor, Departamento de Alimentos, Facultad de Química Farmacéutica, Universidad de Antioquia, Colombia. Dirección: A.A. 1226, Medellín, Colombia. e-mail: joseedgar@epm.net.co.

Germán Moreno O. Ingeniero Electricista. M.Sc. y D.Sc. en Ingeniería Eléctrica. Profesor, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, Colombia. e-mail: gmoreno@jaibana.udea.edu.co.

Edna J. Márquez F. Bióloga. M.Sc. en Genética. Profesora, Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia. e-mail: ejmarque@perseus. unalmed. edu.co.

Resumen

Cultivos de Saccharomyces cerevisiae fueron sometidos al efecto de campos magnéticos variables de alta frecuencia (hasta 100kHz) y bajas densidades de flujo (hasta 620mG). Se aplicó la metodología estadística de superficies de respuesta para evaluar en qué rangos de las variables densidad de campo, frecuencia y tiempo de aplicación, se obtenían efectos significativos sobre la concentración celular (CB). En los valores de las variables predichos como significativos por los modelos obtenidos de las superficies de respuesta, se hicieron comparaciones entre el crecimiento del cultivo a diferentes densidades de flujo, tiempos de exposición al campo y frecuencias, para evaluar el comportamiento de la CB ante la modificación de una sola variable a la vez. Se utilizó el método de la mínima diferencia significativa (LSD) para comparar los resultados de los ensayos correspondientes a cada variable. Los resultados mostraron que se puede estimular el crecimiento del cultivo tratado con campos magnéticos, cuando se utilizan campos con densidades de flujo de 20mG, frecuencias de 100kHz y tiempos de aplicación de 30s. Los porcentajes de estimulación obtenidos con este tratamiento fueron del 30% con respecto a un cultivo control.

Summary

Cultures of Saccharomyces cerevisiae were submitted to magnetic fields of high frequency (up to 100kHz) and low flux density (up to 620mG). Statistical designs of response surfaces were used to assess the ranges in which flux density, frequency and application time produce significant effects on cell concentration (CB). In the values of the variables predicted as significant by the models derived from this methodology, comparisons were performed among cell growths under diverse flux densities, exposition to field durations and field frequencies in order to assess the CB behavior for one variable at a time. The least significant difference (LSD) method was used to compare test results corresponding to each variable. The results showed that it is possible to stimulate the culture growth under magnetic fields by applying flux densities of 20mG, frequencies of 100kHz and application times of 30s. The stimulation reached 30% with reference to a control culture.

Resumo

Cultivos de Saccharomyces cerevisiae foram submetidos ao efeito de campos magnéticos variáveis de alta frequência (até 100kHz) e baixas densidades de fluxo (até 620mG). Aplicou-se a metodologia estatística de superfícies de resposta para avaliar em que faixas das variáveis densidade de campo, frequência e tempo de aplicação, se obtinham efeitos significativos sobre a concentração celular (CB). Nos valores das variáveis preditos como significativos pelos modelos obtidos das superficies de resposta, fizeram-se comparações entre o crescimento do cultivo a diferentes densidades de fluxo, tempos de exposição ao campo e frequências, para avaliar o comportamento CB diante da modificação de uma só variável por vez. Utilizou-se o método da mínima diferença significativa (LSD) para comparar os resultados dos ensaios correspondentes a cada variável. Os resultados mostraram que se pode estimular o crescimento do cultivo tratado com campos magnéticos, quando se utilizam campos com densidades de fluxo de 20mG, frequências de 100kHz e tempos de aplicação de 30s. As percentagens de estimulação obtidas com este tratamento foram de 30% com respeito a um cultivo controle.

PALABRAS CLAVE / Campos Magnéticos / Crecimiento de Hongos / Saccharomyces cerevisiae /

Recibido: 06/03/2002. Modificado: 02/08/2002. Aceptado: 13/08/2002

Introducción

Las variables más importantes en cualquier proceso biotecnológico y que requieren ser controladas para el buen desempeño de los organismos implicados son, entre otras, temperatura, pH, concentración de nutrientes, presión, luminosidad, grado de agitación y concentración de O2. Además, cualquier cuerpo sobre la faz de la tierra, está sometido al efecto de otras variables menos tangibles, pero igualmente importantes, como los campos electromagnéticos (Polk y Postow, 1986; Ueno y Harada, 1982).

El efecto que los campos electromagnéticos ejercen sobre el crecimiento celular ha sido estudiado desde el punto de vista biofísico, pero su aplicación a la biotecnología no se ha estudiado de forma profunda; sólo en la última década algunos estudios se han dedicado a microorganismos de interés biotecnológico (Hirano et al., 1998; Jung y Sofer, 1997; Phillip et al. 1997; Ruzic et al. 1998; Goldsworthy et al., 1999).

Los campos electromagnéticos afectan la dirección de la migración (Blakemore y Frankel, 1981; Farina et al., 1982, 1983; Mottas y Lins, 1986; Adamkiewicz et al., 1987) y alteran el crecimiento y la reproducción de los microorganismos (Jennison, 1937; Kimball, 1938; Moore, 1979), causan cambios en la síntesis de ADN (Liboff et al., 1984), en la orientación de biomoléculas y biomembranas (Maret y Dransfeld, 1977) y alteran el flujo de iones a través de la membrana plasmática (Conti et al. 1985; Collis y Segal, 1988), generando como resultado neto una modificación en la velocidad de reproducción celular (Gerencser et al., 1962; Pothakamury et al., 1993a; Goldsworthy et al., 1999).

El efecto que generan los campos magnéticos sobre el crecimiento celular se puede clasificar (Pothakamury et al., 1993b) en inhibitorio, estimulatorio o no observable. Los efectos de estimulación o inhibición de los campos magnéticos se han atribuido a cambios en la orientación de las biomoléculas (proteínas), cambios en las biomembranas (lipídicas y plasmáticas), alteraciones del flujo de iones a través de la membrana plasmática y/o cambios en la estructura de las biomoléculas (Pothakamury et al., 1993a).

Con base en el conocimiento del efecto que los campos magnéticos ejercen sobre los microorganismos, resulta de interés desarrollar sistemas que, haciendo uso de los campos electromagnéticos, estimulen el crecimiento de microorganismos de

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