Materiales vivientes

Inspirados por materiales naturales como el hueso – una matriz de minerales y otras sustancias, incluyendo células vivas – ingenieros del MIT han hecho que las células bacterianas produzcan biofilmes que pueden incorporar materiales no vivos, tales como nanopartículas de oro y puntos cuánticos.

Representación artística de una célula bacteriana modificada para producir nanofibras de amiloide, que incorporan partículas tales como puntos cuánticos (esferas de color rojo y verde) o las nanopartículas de oro. Crédito de la imagen: Yan Liang (MIT)

Estos «materiales vivientes» combinan las ventajas de las células vivas, que responden a su entorno, producen moléculas biológicas complejas, y abarcan múltiples escalas de longitud, con las ventajas de los materiales no vivos, que añaden funciones tales como conductividad eléctrica o de emisión de luz.

Los nuevos materiales representan una demostración simple de lo que ofrece la nueva tecnología, que algún día podría usarse para diseñar dispositivos más complejos como celdas solares, materiales de auto-sanación, o sensores de diagnóstico, dice Timothy Lu, profesor adjunto de ingeniería eléctrica e ingeniería biológica.

“Nuestra idea es juntar los mundos de lo viviente y lo inanimado para hacer materiales híbridos que incorporan células vivas funcionales”, añade Lu.

Lu y sus colegas eligieron trabajar con la bacteria E. coli , ya que naturalmente produce biopelículas que contienen fibras de curlina (curli), que son proteínas amiloides que ayudan a que E. coli se adhiera a las superficies. Cada fibra curlina está formada por una cadena de repetición de subunidades de proteínas idénticas llamada csgA, que se puede modificar mediante la adición de fragmentos de proteína llamados péptidos. Estos péptidos pueden capturar materiales no vivientes tales como nanopartículas de oro, incorporándolas en las biopelículas.
Al programar las células para producir diferentes tipos de fibras curlinas bajo ciertas condiciones, los investigadores fueron capaces de controlar las propiedades de las biopelículas y crear nanocables de oro, biopelículas conductoras, y películas salpicadas con puntos cuánticos (cristales diminutos que exhiben propiedades de la mecánica cuántica). También modificaron las células para que pudieran comunicarse entre sí y cambiar la composición de la biopelícula.

Artículo científico: Allen Y. Chen, Zhengtao Deng, Amanda N. Billings, Urartu O. S. Seker, Michelle Y. Lu, Robert J. Citorik, Bijan Zakeri, Timothy K. Lu.Synthesis and patterning of tunable multiscale materials with engineered cells. Nature Materials (2014), doi: 10.1038/nmat3912

Fuente: MIT