La naturaleza continúa inspirando a los científicos. Un grupo de investigadores ha desarrollado una innovadora técnica de bioimpresión en 3D y creado un nuevo material vivo, a partir de microalgas y celulosa bacteriana, con potenciales aplicaciones en los campos de la energía, la medicina, la industria textil y la exploración espacial.
Gracias a la técnica de bioimpresión tridimensional, que emplea química respetuosa con el medio ambiente para encapsular las microalgas e imprimirlas sobre la celulosa bacteriana, este material vivo tiene calidad fotosintética, resistencia, flexibilidad y robustez.
¿Qué se entiende por materiales vivos? Son aquellos que se fabrican albergando células biológicas vivas dentro de una matriz inerte y en los últimos años, han recibido mayor atención porque los científicos reconocen que los materiales que imitan a la naturaleza suelen ser, a menudo, más robustos.
Los investigadores de la Universidad de Rochester (Estados Unidos) y la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) utilizaron, por primera vez, una impresora 3D y una novedosa técnica para imprimir microalgas en materiales vivos.
Bioimpresión 3D
La ilustración de un artista demuestra cómo los materiales impresos en 3D se pueden aplicar como ropa viva y duradera. (Ilustración de Lizah van der Aart).
Para el grupo de científicos la impresión tridimensional es una tecnología poderosa y eficaz para fabricar materiales vivos funcionales, con enorme potencial y diversidad de aplicaciones desde el punto de vista ambiental y humano.
“La impresión tridimensional es una tecnología poderosa para la fabricación de materiales funcionales vivos”, afirma Srikkanth Balasubramanian, investigador asociado en Universidad Tecnológica de Delft y primer autor del artículo.
Para Anne Meyer, profesora asociada de biología en la Universidad de Rochester, el material vivo creado por ellos representa un gran paso en este campo. Es “el primer ejemplo de un material fotosintético diseñado lo suficientemente robusto para ser empleado en aplicaciones del mundo real”.
La investigación y sus resultados fueron publicados en la revista Advanced Functional Materials a finales de abril de este año.
Hojas artificiales y pieles fotosintéticas
El nuevo material vivo además tiene la ventaja de que es biodegradable, reutilizable y expandible por lo que podría emplearse para crear diversos productos, entre los que destacan pieles y bioprendas fotosintéticas, hojas artificiales y etiquetas adhesivas.
Las hojas artificiales, como señalan los autores, ofrecen una alternativa para producir energía sostenible en lugares donde las plantas no crecen de forma adecuada.
Estas imitan a las hojas reales en cuanto al proceso de fotosíntesis porque emplean la luz del sol para transformar el agua y el dióxido de carbono, uno de los principales impulsores del calentamiento global, en oxígeno y energía.
El equipo se inspiró en esa parte de las plantas para “dar a luz” este material que crea energía de manera autónoma sin necesidad de los tres elementos que necesitaría en la naturaleza: las hojas, el tallo y las raíces.
Otra aplicación interesante es para el campo de la medicina. Las pieles fotosintéticas podrían emplearse para injertos de piel. Así, “el oxígeno generado ayudaría a iniciar la curación del área dañada, o podría llevar a cabo la curación de heridas activada por luz», afirma Anne Meyer.
Prendas sostenibles
Además de ofrecer energía sostenible y revolucionar el campo médico, estos materiales vivos podrían generar cambios en la industria textil.
Las prendas biológicas hechas de algas, señalan los autores, coadyuvarían a mitigar los efectos ambientales negativos de este sector y con telas biodegradables de alta calidad, producidas de forma sostenible.
De acuerdo a sus creados las prendas hechas con este material vivo, también purificarían el aire, al eliminar el CO2 mediante la fotosíntesis, y reduciría el uso de agua porque no requieren lavarse con tanta frecuencia como las prendas convencionales.
“Nuestros materiales vivos son emocionantes porque pueden mantenerse por sí mismos durante períodos de semanas y multiplicarse en el sitio, por lo que tienen el potencial de ser realmente duraderos y pueden compartirse en todo el mundo tan fácilmente como la masa madre”, explica Meyer.
Papel de celulosa bacteriana y tinta de algas
Celulosa bacteriana, imagen referencial.
La investigación se inició con la celulosa bacteriana muerta, que no es más que un compuesto orgánico producido y excretado por las bacterias.
Explican los autores la razón de la escogencia de este material inerte. La celulosa tiene propiedades mecánicas únicas que incluyen dureza, resistencia y capacidad para retener su forma, incluso cuando se retuerce o aplasta.
La celulosa bacteriana, en este caso, se empleó como el papel de la impresora 3D, en tanto las microalgas vivas, actúan como la tinta.
“Nuestros materiales vivos son prometedores porque pueden sobrevivir durante varios días sin acceso a agua o nutrientes, y el material en sí puede usarse como semilla para cultivar nuevos materiales vivos. Esto abre la puerta a aplicaciones en áreas remotas, incluso en el espacio, donde el material se puede sembrar en el sitio”, concluye Marie-Eve Aubin-Tam, coautora y profesora asociada de la Facultad de Ciencias Aplicadas de Delft.
Para los científicos, su naturaleza biodegradable y reciclable lo convierten en un material vivo sostenible.
Con información y fotos de Universidad Tecnológica de Delft, Universidad de Rochester y Advanced Functional Materials
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