Este material vivo impreso en 3D podría ayudar a limpiar la contaminación
Con más de 350 millones de toneladas métricas de desechos plásticos generados cada año en todo el mundo, es necesario que se tomen medidas para limpiar, reciclar y recuperar partes de nuestro mundo que han sido inundadas por la contaminación. Una de esas preocupaciones es la cantidad de contaminantes en nuestra agua, donde materiales peligrosos como los plásticos llegan a ríos, lagos, océanos y otros suministros por incalculables millones cada día. Ahora, investigadores de la Universidad de California en San Diego han creado recientemente un material vivo orgánico impreso en 3D que pueda resultar parte de la solución para limpiar nuestro mundo.
Bajo el nombre provisional de “material vivo diseñado” (en inglés, engineered living material), la herramienta de descontaminación es un prototipo impreso en 3D. Ha sido creado mediante un polímero de algas conocido como alginato combinado con una cianobacteria genéticamente diseñada para eliminar contaminantes seleccionados de su entorno. Esto se lleva a cabo gracias a la producción de enzimas que descomponen la estructura de materiales nocivos en moléculas benignas y no dañinas. La mezcla combinada de alginato de algas y bacterias luego se extruye a través de una impresora 3D en modelos diseñados para flotar en el agua o colocarse en diversos entornos.
Créditos: David Baillot/Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego
“Lo innovador es la combinación de un material polimérico con un sistema biológico para crear un material vivo que puede funcionar y responder a estímulos de maneras que los materiales sintéticos normales no pueden”, explica Jon Pokorski, codirector de la investigación y profesor de nanoingeniería en UC San Diego, respecto a la importancia de la mezcla biológica. La naturaleza todo en uno del material vivo significa que su construcción y utilidad son bastante eficientes y la posibilidad de productos futuros es prometedora. Al final de las pruebas, los investigadores decidieron imprimir en 3D una estructura en forma de rejilla o gofre que tenía el beneficio de proporcionar la mayor cantidad de nutrientes a las bacterias y al mismo tiempo maximizar su superficie descontaminante.
Un equipo de limpieza microscópico
Para descomponer los contaminantes, las bacterias dentro del material vivo secretan una enzima conocida como lacasa, que en estudios previos se ha demostrado que neutraliza contaminantes como el BPA, una sustancia química importante en los plásticos de policarbonato, como las botellas de agua. La enzima también ha descompuesto con éxito antibióticos y otros fármacos y desechos. En su prueba actual del material vivo 3D, la enzima pudo descomponer el índigo carmín, un tinte azul utilizado para teñir la ropa de mezclilla, que puede contaminar las fuentes de agua.
A través de más pruebas y modificaciones, se espera que esta estructura bacteriana pueda continuar descomponiendo otros contaminantes peligrosos en nuestro medio ambiente. Sin embargo, los investigadores también son conscientes de que no quieren sustituir un contaminante por una propagación de bacterias potencialmente peligrosa. Para disipar esas preocupaciones, la bacteria en realidad está equipada con una especie de dispositivo de autodestrucción. Cuando se expone a la teofilina, una molécula que se encuentra comúnmente en cosas como el té o el chocolate, la bacteria se destruye desde el interior.
“El material vivo puede actuar sobre el contaminante de interés y luego se puede agregar una pequeña molécula para matar las bacterias. De esta manera, podemos aliviar cualquier preocupación sobre la permanencia de bacterias genéticamente modificadas en el medio ambiente”, explica el Dr. Pokorski. Continúa diciendo que el equipo de investigación espera eventualmente modificar la bacteria para que se destruya a sí misma sin intervención directa: “Nuestro objetivo es fabricar materiales que respondan a estímulos que ya están presentes en el medio ambiente”.
Los primeros experimentos exitosos en UC San Diego fueron el resultado de un esfuerzo interdisciplinario de biólogos, ingenieros y científicos de materiales. Su éxito abre nuevas e interesantes posibilidades para la creación de más materiales impresos en 3D que puedan ayudar a reparar el planeta y realizar la compleja tarea de eliminar los desechos. Para leer más sobre su investigación, puedes consultar la página web de UC San Diego aquí.
¿Qué piensas del material vivo impreso en 3D para reducir la contaminación? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter y Youtube. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.
*Créditos foto de portada: UC San Diego
