Los microbiólogos de la Universidad de Massachusetts Amherst informan que han descubierto un nuevo tipo de cable natural producido por bacterias que podría acelerar en gran medida el objetivo de los investigadores de desarrollar materiales conductores "verdes" sostenibles para la industria electrónica. El estudio de Derek Lovley ycolegas aparece esta semana en mBio , la principal revista de la Sociedad Estadounidense de Microbiología.
Los investigadores estudiaron nanocables microbianos, filamentos de proteínas que las bacterias usan naturalmente para hacer conexiones eléctricas con otros microbios o minerales.
Como explica Lovley, "los nanocables microbianos son un material electrónico revolucionario con ventajas sustanciales sobre los materiales hechos por el hombre. La síntesis química de nanocables en el laboratorio requiere productos químicos tóxicos, altas temperaturas y / o metales caros. Los requisitos de energía son enormes. Por el contrario,Los nanocables microbianos naturales se pueden producir en masa a temperatura ambiente a partir de materias primas renovables de bajo costo en biorreactores con insumos de energía mucho más bajos. Y el producto final no contiene componentes tóxicos "
"Los nanocables microbianos, por lo tanto, ofrecen un potencial sin precedentes para desarrollar nuevos materiales, dispositivos electrónicos y sensores para diversas aplicaciones con una nueva tecnología ecológica", agrega. "Este es un avance importante en la tecnología de nanocables microbianos. El enfoque que describimos en esteel documento demuestra un método rápido para prospectar en la naturaleza para encontrar mejores materiales electrónicos ".
Hasta ahora, el laboratorio de Lovely ha estado trabajando con los nanocables de una sola bacteria Geobacter sulfurreducens . "Nuestros primeros estudios se centraron en el uno Geobacter porque solo estábamos tratando de entender por qué un microbio haría pequeños cables ", dice Lovley." Ahora estamos más interesados en los nanocables como material electrónico y nos gustaría comprender mejor el alcance completo de lo que la naturaleza puede ofrecerpara estas aplicaciones prácticas "
Cuando su laboratorio comenzó a mirar los filamentos de proteínas de otros Geobacter especies, se sorprendieron al encontrar una amplia gama de conductividades. Por ejemplo, una especie recuperada del suelo contaminado con uranio produjo filamentos poco conductores. Sin embargo, otra especie, Geobacter metallireducens - casualmente el primero Geobacter siempre aislado: nanocables producidos 5.000 veces más conductores que el G. Sulfurreducens cables. Lovley recuerda: "Aislé a los metallireducens del lodo en el río Potomac hace 30 años, y cada dos años nos da una nueva sorpresa".
En su nuevo estudio apoyado por la Oficina de Investigación Naval de EE. UU., No estudiaron el G. Metallireducens cepa directamente. En su lugar, tomaron el gen de la proteína que se ensambla en nanocables microbianos y lo insertaron G. Sulfurreducens . El resultado es una modificación genética G. Sulfurreducens que expresa el G. Metallireducens proteína, lo que hace que los nanocables sean mucho más conductores que G. Sulfurreducens produciría naturalmente
Además, Lovley dice: "Hemos encontrado que G. Sulfurreducens expresará genes de filamentos de muchos tipos diferentes de bacterias. Esto hace que sea sencillo producir una diversidad de filamentos en el mismo microorganismo y estudiar sus propiedades en condiciones similares ".
"Con este enfoque, estamos explorando el mundo microbiano para ver qué hay en términos de materiales conductores útiles", agrega. "Hay una gran reserva de genes de filamentos en el mundo microbiano y ahora podemos estudiar elfilamentos producidos a partir de esos genes, incluso si el gen proviene de un microbio que nunca ha sido cultivado ".
El atributo de los investigadores G. Metallireducens la conductividad extraordinariamente alta de los nanocables para su mayor abundancia de aminoácidos aromáticos. Los anillos aromáticos estrechamente empaquetados parecen ser un componente clave de la conductividad de los nanocables microbianos, y más anillos aromáticos probablemente significan mejores conexiones para la transferencia de electrones a lo largo de los filamentos de proteínas.
La alta conductividad de la G. Metallireducens los nanocables sugieren que pueden ser un material atractivo para la construcción de materiales conductores, dispositivos electrónicos y sensores para aplicaciones médicas o ambientales. Los autores dicen que descubrir más sobre los mecanismos de la conductividad de los nanocables "proporciona información importante sobre cómo podríamos mejorar aún máscables con genes que diseñamos nosotros mismos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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