Materiales híbridos a partir de bacterias

Inspirados en la naturaleza ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han logrado inducir a células bacterianas materiales inorgánicos otorgándoles cualidades tanto para conducir la electricidad como emitir luz.

Se llaman materiales híbridos a los que son en parte orgánicos y en parte inorgánicos. La naturaleza fabrica muchos de estos materiales y quizá el más notable sea el hueso que está compuesto en un 45 % de minerales como fosfato y carbonato de calcio, reuniendo cualidades como dureza y rigidez que no se encuentran en ningún material sintético.

Estos “materiales vivos” combinan las ventajas de las células vivas, que responden a su entorno, produciendo moléculas biológicas complejas y abarcando múltiples escalas de longitud, con las ventajas de los materiales inertes, que añaden funciones tales como generar electricidad o emitir luz.

“Los nuevos materiales representan una sencilla demostración de la potencia de este enfoque, que algún día podría usarse para diseñar dispositivos más complejos como células solares, materiales de autocuración o sensores de diagnóstico”, dijo Timothy Lu, responsable de la investigación.

En el experimento se eligio trabajar con la bacteria E. Coli porque produce naturalmente biopelículas que contienen las llamadas “fibras curly“, proteínas amiloides que ayudan a la E. Coli a adherirse a las superficies. Cada fibra curly está hecha de una cadena de repetición de subunidades de proteínas idénticas llamada CsgA, que puede ser modificada mediante la adición de fragmentos de proteína llamados péptidos. Estos péptidos pueden capturar materiales no vivos, como nanopartículas de oro, incorporándolos en los biofilms.

“Nuestra idea es poner al mundo vivo y no vivo juntos para hacer materiales híbridos que tengan células vivas en ellos y sean funcionales. Es una manera interesante de pensar acerca de la síntesis de materiales, algo muy diferente de lo que se hace ahora”, agrego.

Al programar las células para producir diferentes tipos de fibras curly bajo ciertas condiciones, los científicos fueron capaces de controlar las propiedades de los biofilms y crear nanocables de oro, produciendo biopelículas, y películas salpicadas de puntos cuánticos o diminutos cristales que exhiben propiedades de mecánica cuántica. También diseñaron células para que pudieran comunicarse entre sí y cambiar la composición de la biopelícula con el tiempo.

“En última instancia, esperamos emular sistemas naturales, como por ejemplo la formación de hueso”, destaca.

Así mismo los investigadores también están interesados en el recubrimiento de los biofilms con enzimas que catalizan la descomposición de la celulosa, lo cual podría ser útil para la conversión de residuos agrícolas para biocombustibles. Otras aplicaciones potenciales incluyen dispositivos de diagnóstico y andamios para la ingeniería de tejidos.

Referencia: Nature

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