Una fibra de proteína microbiana descubierta por un científico de la Universidad Estatal de Michigan transporta cargas a tasas lo suficientemente altas como para aplicarse en nanotecnologías hechas por humanos.
El descubrimiento, presentado en la edición actual de Informes científicos describe la fibra proteica de alta velocidad producida por la bacteria Geobacter que reduce el uranio. Las fibras son filamentos proteicos similares a pelos llamados "pili" que tienen la propiedad única de transportar cargas a velocidades de mil millones de electrones por segundo.
"Este nanocable microbiano está hecho de una sola subunidad peptídica", dijo Gemma Reguera, autora principal y microbióloga de MSU. "Al estar hechos de proteína, estos nanocables orgánicos son biodegradables y biocompatibles. Este descubrimiento abre muchas aplicaciones en nanoelectrónica comoel desarrollo de sensores médicos y dispositivos electrónicos que pueden interactuar con tejidos humanos ".
Dado que las nanotecnologías existentes incorporan metales exóticos en sus diseños, el costo de los nanocables orgánicos también es mucho más rentable, agregó.
La forma en que los nanocables funcionan en la naturaleza es comparable a la respiración. Las células bacterianas, como los humanos, tienen que respirar. El proceso de respiración implica sacar electrones de un organismo. Las bacterias Geobacter usan los nanocables proteicos para unir y respirar minerales que contienen metales comocomo óxidos de hierro y metales tóxicos solubles como el uranio. Las toxinas se mineralizan en la superficie de los nanocables, evitando que los metales penetren en la célula.
El equipo de Reguera purificó sus fibras proteicas, que tienen aproximadamente 2 nanómetros de diámetro. Usando el mismo conjunto de herramientas de nanotecnólogos, los científicos pudieron medir las altas velocidades a las que las proteínas pasaban electrones.
"Son como líneas eléctricas a nanoescala", dijo Reguera. "Este también es el primer estudio que muestra la capacidad de los electrones para viajar distancias tan largas, más de 1,000 veces lo que se ha demostrado previamente, a lo largo de las proteínas."
Los investigadores también identificaron trampas de metal en la superficie de los nanocables de proteínas que unen el uranio con gran afinidad y podrían atrapar otros metales. Estos hallazgos podrían proporcionar la base para sistemas que integran nanocables de proteínas para extraer oro y otros metales preciosos, depuradores quese puede implementar para inmovilizar uranio en sitios de remediación y más.
Los nanocables de Reguera también se pueden modificar para buscar otros materiales para ayudarlos a respirar.
"Las células Geobacter están fabricando estas fibras de proteínas de forma natural para respirar ciertos metales. Podemos utilizar la ingeniería genética para ajustar las propiedades electrónicas y bioquímicas de los nanocables y permitir nuevas funcionalidades. También podemos imitar el proceso de fabricación natural en el laboratorio para formar masa"Producirlos en procesos económicos y amigables con el medio ambiente", dijo Reguera. "Esto contrasta dramáticamente con la fabricación de nanocables inorgánicos hechos por el hombre, que involucran altas temperaturas, solventes tóxicos, aspiradoras y equipos especializados".
Este descubrimiento vino de escuchar realmente a las bacterias, dijo Reguera.
"La proteína está obteniendo el crédito, pero no podemos olvidar agradecer a las bacterias que inventaron esto", dijo. "Siempre es aconsejable regresar y preguntarle a las bacterias qué más nos pueden enseñar. De alguna manera, nosotrosescuchan las conversaciones microbianas. Es como escuchar a nuestros mayores, aprender de su sabiduría y llevarla más allá ".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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