El mundo bacteriano está lleno de talentos inusuales, entre ellos una habilidad especial para producir electricidad. En la naturaleza, las bacterias "electrogénicas" generan corriente como parte de su metabolismo, y ahora los investigadores de la Universidad de California, Santa Bárbara UCSB,han encontrado una manera de conferir esa capacidad a las bacterias no electrogénicas. Esta técnica podría tener aplicaciones para la generación sostenible de electricidad y el tratamiento de aguas residuales, informan los investigadores el 9 de febrero en la revista Chem .
"El concepto aquí es que si solo cerramos la tapa del tanque de tratamiento de aguas residuales y luego le damos a las bacterias un electrodo, pueden producir electricidad mientras limpian el agua", dice el coautor Zach Rengert, un estudiante graduado de química enUCSB: "Y la cantidad de electricidad que producen nunca alimentará algo muy grande, pero puede compensar el costo del agua de limpieza".
La bacteria que inspiró este estudio Shewanella oneidensis MR-1, vive en ambientes libres de oxígeno y puede respirar minerales metálicos y electrodos, en lugar de aire, a través de proteínas conductoras de corriente en sus membranas celulares. Sin embargo, la mayoría de las especies bacterianas no tienen tales proteínas y, por lo tanto,naturalmente no produce corriente. Inspirándose de S. oneidensis 'proteínas conductoras que atraviesan la membrana, el equipo planteó la hipótesis de que con el tipo correcto de aditivo molecular biocompatible, esta electrogénesis podría conferirse a bacterias que no han evolucionado para hacerlo.
Los investigadores, bajo la guía del autor principal Guillermo Bazan en UCSB, construyeron una molécula llamada DFSO +, que contiene un átomo de hierro en su núcleo. Para agregar el DFSO + a las bacterias, los investigadores disolvieron una pequeña cantidad del polvo de color óxidoen agua y agregó esa solución a las bacterias. En unos pocos minutos, la molécula sintética se abrió paso en las membranas celulares de las bacterias y comenzó a conducir corriente a través de su núcleo de hierro, proporcionando una nueva vía para que las bacterias transporten electrones desde adentro hacia afuera de la célula.
Debido a que la forma de la molécula DFSO + refleja la estructura de las membranas celulares, puede deslizarse rápidamente dentro de las membranas y permanecer allí cómodamente durante semanas. El enfoque podría necesitar algunos ajustes antes de aplicarse a la generación de energía a largo plazo, dicen los investigadores, pero esUn alentador hallazgo inicial.
Este enfoque químico para cambiar las capacidades de las bacterias probablemente será más barato que las bacterias genéticamente modificadas para hacer el mismo trabajo. "Es una estrategia totalmente diferente para la generación de energía eléctrica microbiana", dice el otro coautor, Nate Kirchhofer @natekirchhofer, anteriormente estudiante de posgrado en UCSB y ahora investigador postdoctoral en Asylum Research en Santa Bárbara, CA. "Antes, estábamos construyendo estos dispositivos, y estábamos limitados a optimizarlos cambiando los materiales y arquitecturas del reactor o usando técnicas de ingeniería genética."
Los investigadores llaman a la molécula DFSO + una "prótesis proteica" porque es una sustancia química no proteica que hace el trabajo de una proteína. "Es algo análogo a una prótesis, donde estás usando una extremidad de plástico que en realidad no está hechadel cuerpo de otra persona ", dice Rengert.
Comprender cómo las bacterias electrogénicas consumen combustibles orgánicos y utilizan sus procesos metabólicos para generar corrientes eléctricas podría conducir a una tecnología de generación de electricidad biológica más eficiente. "Es útil tener una molécula bien definida y bien comprendida que podamos interrogar", diceKirchhofer: "Sabemos cómo interactúa con las bacterias, por lo que nos da un control electroquímico muy preciso sobre las bacterias. Si bien esta molécula podría no ser la mejor que existirá, es la primera generación de este tipo de molécula".
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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