Del tratamiento contra el cáncer, a la eliminación de sustancias contaminantes en el medio ambiente o incluso la fabricación de edificios, tanto en la Tierra como —andado el tiempo— en la Luna y Marte. Investigadores de EE. UU. trabajan en una tinta microbiana que permite generar material "vivo" que se reproduce, puede imprimirse en 3D y abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones, incluida incluso la exploración espacial. La idea, como comenta uno de sus autores principales, Neel Joshi, a News@Northeastern, es en cierto modo emular la dinámica de la propia naturaleza.
“Un árbol tiene células incrustadas en su interior y pasa de ser una semilla a un árbol al asimilar los recursos de su entorno para implementar estos programas de construcción de estructuras. Lo que queremos hacer es algo similar, pero proporcionando esos programas en la forma de ADN que escribimos e ingeniería genética”, anota Joshi, profesor de la Northeastern University.
Pruebas exitosas con pequeñas formas
Para la elaboración de la tinta microbiana los científicos modificaron genéticamente la bacteria Escherichia coli, más conocida como E. coli, con el propósito de generar dos tipos de polímeros proteicos denominados nanofibras de curli, capaces de reticularse entre sí y dar forma a estructuras similares a mallas. Las nanofibras se filtraron en los cultivos de E. coli y generaron una especie de gel lo suficientemente elástico como para usarse a modo de tinta de impresión 3D. El material todavía se está desarrollando —aclara The New York Times—, pero podría llegar a ser una herramienta de construcción renovable de gran valor, capaz de crecer y curarse a sí misma.
Durante su investigación —detallada en un artículo publicado en noviembre en Nature Communications— Joshi y sus compañeros han producido un material gelatinoso con el que han impreso pequeñas formas. Como parte de sus pruebas "modelaron", por ejemplo, un círculo, una caja, una cuadrícula y un cono, además de atributos específicos para aplicaciones útiles en medicina. El resultado fue satisfactorio. La tinta se solidificó, mostró la consistencia necesaria e incluso, según detalla Times, pudo extenderse entre dos extremos separados por 16 milímetros.
“Piense en ello como una plataforma para construir muchas cosas diferentes, no solo ladrillos”, anota el profesor Joshi a News@Northeastern: “La biología puede hacer cosas maravillosas. Piense en la diferencia entre el pelo, que es flexible, y los cuernos de un ciervo o un rinoceronte. Están hechos de materiales similares, pero tienen funciones muy diferentes. La biología ha descubierto cómo ajustar propiedades mecánicas utilizando un conjunto limitado de bloques de construcción”.
“Las células vivas tienen la capacidad de sintetizar componentes moleculares y ensamblarlos con precisión a partir de la nanoescala para construir arquitecturas funcionales vivas macroscópicas en condiciones ambientales”, explica el artículo publicado en Nature Communications. A modo de “bloques” los investigadores utilizan las fibras de Curli, generadas por las células cuando se adhieren a una superficie o entre sí y que ofrecen un material atractivo para los ingenieros.
No es la primera ocasión en la que se echa mano de bacterias para tintas e impresión 3D. Los investigadores ya han creado antes geles a base de cócteles de bacterias y polímeros que sirven para reforzar la estructura. La novedad ahora —destacan el profesor Joshi y su compañero Avinash Manjula-Basavanna— es que el gel no incluye extractos, ácidos ni sílice, como en ocasiones anteriores. Todo proviene de E. coli. Con el propósito de mejorar su firmeza, los científicos lo modificaron para que produjera una forma de de proteína especial.
Como recoge News@Northeastern, los investigadores aseguran que, con las condiciones adecuadas, las células del gel microbiano podrían fabricar más de sí mismas. La tinta microbiana —detalla Joshi, a The New York Times— atrae cada vez más atención en el campo de la ingeniería. A diferencia de las estructuras de hormigón o plástico, por ejemplo, los sistemas vivos serían autónomos, se adaptarían a las señales del entorno y serían capaces de regenerarse. "Imagínese la creación de edificios que se curan a sí mismos", añaden.
El equipo de Joshi ha intentado también mezclar la tinta con otros microbios modificados genéticamente con el propósito de dar a los materiales impresos en 3D fines concretos. Por ejemplo, elaboraron un material capaz de liberar un medicamento contra el cáncer cada vez que se encontraba con cierto estímulo químico y otro pensado para atrapar el tóxico Bisfenol A (BPA) al localizarlo en el medio. “Podría pensarse en coger una tapa de botella e imprimir nuestro material en el interior para que, si hubiera BPA, fuese absorbido y no estuviera en la bebida”, señala.
La tinta está aún en una fase inicial, pero los investigadores son optimistas y trabajan en formas de escalar las estructuras impresas con 3D para lograr formas más resistentes. Si funciona, como precisa Smithsonian Magazine, la tinta microbiana podría convertirse en un material de construcción más ecológico y renovable para el futuro o incluso desarrollar nuevos dispositivos médicos. “Hay mucho trabajo por hacer para que sea escalable y económico. Es difícil proyectar hacia el futuro… pero dado el ritmo en esta área, parece muy brillante”, reconoce Sujit Datta.
Entre el amplio abanico de opciones que abre el nuevo materia "vivo" estaría, por ejemplo, el de la colonización espacial. Sus características, detalla Nesws@Northeastern, lo harían especialmente interesante en entornos en los que escasean y a los que es muy difícil llevar materiales para la edificación de grandes estructuras habitables, como por ejemplo Marte o la Luna.
"Si se combina con otras tecnologías de materiales, como las que ya están incorporando células vivas en materiales de construcción estructurales, nuestro bioenlace microbiano también podría ser particularmente útil para la construcción de estructuras en el espacio o hábitats extraterrestres, donde el transporte de materias primas es difícil, lo que hace que la generación bajo demanda de materiales de construcción a partir de recursos muy limitados sea esencial", detalla el artículo de Nature.
Imágenes | VeeDunn (Flickr)
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