Ingenieros y biólogos descubren que los materiales vivos pueden fabricarse de forma sostenible y sin costuras
Biólogos e ingenieros han descubierto, en colaboración durante un sorprendente descubrimiento, que se pueden crear materiales vivos a partir de una amplia gama de ingredientes. Entonces, ¿cuál es el material vivo del futuro que han creado?
Los materiales sostenibles se alimentan de la luz solar y de microbios vivos que eliminan contaminantes del agua, liberan oxígeno en una llaga o se recuperan tras un daño. Su creación podría simplificarse gracias al trabajo en equipo entre ingenieros y biólogos de la Universidad de California en San Diego.
Este equipo interdisciplinario ideó una forma de crear materiales vivos de ingeniería (ELM), una clase de materiales que fusiona microbios vivos con polímeros sintéticos.
This cross-disciplinary team figured out a way to make Engineered Living materials (ELMs) - a class of materials that merges living microbes with synthetic polymers.
Los ELM se generan mezclando células vivas con un polímero antes de que se endurezcan, pero solo se pueden utilizar materiales de partida biocompatibles. Este otro método introduce las células vivas después de la formación del polímero, aprovechando las propiedades de "cambio de forma" de un polímero.
Algunos polímeros estaban fuera de los límites debido a su toxicidad para las células vivas, pero este enfoque demuestra que ahora se pueden utilizar más materiales. "Hemos demostrado por primera vez que la difusión es un método viable para crear ELM, lo que permitirá a otros utilizar una mayor variedad de polímeros para crear ELM en el futuro", afirmó la coautora Lisa Tang, del programa de doctorado en ingeniería química del grupo de investigación de Bae.
Un polímero sensible a la temperatura puede "cambiar de forma"
Los investigadores utilizaron un polímero sensible a la temperatura. Este polímero puede utilizarse para expulsar agua, como al apretar una esponja. La incorporación de cianobacterias suavizó el polímero y lo hizo cambiar de forma. Esto condujo al descubrimiento de una enzima secretada previamente desconocida que degradaba ligeramente el material.
Experimentos como este pueden dar lugar a nuevas sorpresas como esta. Nathan Soulier, investigador postdoctoral en el laboratorio de Golden, afirmó: «Estos sorprendentes hallazgos resaltan el valor de estudiar sistemas dinámicos en desequilibrio como los materiales vivos de ingeniería (ELM)».
El equipo se preguntó si enfoques similares podrían aplicarse a otros materiales, como el pH o los polímeros conductores de electricidad. Esto podría investigarse en futuras investigaciones.
Sin embargo, en el caso de las cianobacterias, parecen ofrecer nuevas posibilidades para los ELM, ya que incluso podrían ser modificadas genéticamente para producir sustancias químicas o realizar tareas como la limpieza de contaminantes. Estos podrían servir como ingredientes sostenibles al aprovechar la energía del Sol.
«Al integrar organismos fotosintéticos en la ciencia de los materiales, podemos aprovechar la energía renovable del Sol para crear materiales valiosos», afirmó Bae. «Existe una gran necesidad de alternativas sostenibles a las prácticas actuales que dependen de recursos finitos, y los ELM pueden ofrecer un camino a seguir».
Aprovechar la energía natural del Sol para crear materiales podría convertirse en un componente sostenible de la futura industria de la construcción, si este método logra escalarse.
Referencias de la noticia
- “A responsive living material prepared by diffusion reveals extracellular enzyme activity of cyanobacteria”. Proceedings of the National Academy of Sciences.