Un equipo interdisciplinario de científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst ha producido una nueva clase de materiales electrónicos que pueden conducir a un futuro "verde" más sostenible en la detección biomédica y ambiental, dicen los líderes de investigación, el microbiólogo Derek Lovley y el científico de polímeros Todd Emrick.
Dicen que su nuevo trabajo muestra que es posible combinar nanocables de proteínas con un polímero para producir un material compuesto electrónico flexible que retiene la conductividad eléctrica y las capacidades de detección únicas de los nanocables de proteínas. Los resultados aparecen en la revista pequeño .
Los nanocables de proteínas tienen muchas ventajas sobre los nanocables de silicio y los nanotubos de carbono en términos de biocompatibilidad, estabilidad y potencial para ser modificados para detectar una amplia gama de biomoléculas y sustancias químicas de interés médico o ambiental, dice Lovley. Sin embargo, estas aplicaciones de sensoresrequieren que los nanocables de proteínas se incorporen en una matriz flexible adecuada para fabricar dispositivos de detección portátiles u otros tipos de dispositivos electrónicos.
Como explica Lovley, "Hemos estado estudiando la función biológica de los nanocables de proteínas durante más de una década, pero solo ahora podemos ver un camino a seguir para su uso en la fabricación práctica de dispositivos electrónicos". Investigación posdoctoral Yun-LuSun, ahora en la Universidad de Texas en Austin, descubrió las condiciones adecuadas para mezclar nanocables de proteínas con un polímero no conductor para producir el material compuesto eléctricamente conductor. Demostró que aunque los cables están hechos de proteína, son muy duraderos y fácilespara procesar en nuevos materiales.
"Una ventaja adicional es que los nanocables de proteínas son un material verdaderamente 'verde' y sostenible", agrega Lovley. "Podemos producir nanocables de proteínas en masa con microbios cultivados con materias primas renovables. La fabricación de materiales de nanocables más tradicionales requiere grandes insumos de energíay algunos productos químicos realmente desagradables ". Por el contrario, dice," los nanocables de proteínas son más delgados que los cables de silicio y, a diferencia del silicio, son estables en agua, lo que es muy importante para aplicaciones biomédicas, como la detección de metabolitos en el sudor ".
Emrick agrega: "Estos nanocables de proteínas electrónicos tienen un parecido sorprendente con las fibras de polímero y estamos tratando de descubrir cómo combinar los dos de manera más efectiva".
En su estudio de prueba de concepto, los nanocables de proteínas formaron una red conductora de electricidad cuando se introdujeron en el polímero de alcohol polivinílico. El material se puede tratar con condiciones adversas, como calor, o pH extremo, como alta acidez, que podríanSe esperaba que arruinara un compuesto a base de proteínas, pero siguió funcionando bien.
La conductividad de los nanocables de proteínas incrustados en el polímero cambió drásticamente en respuesta al pH. "Este es un parámetro biomédico importante para el diagnóstico de algunas afecciones médicas graves", explica Lovley. "También podemos modificar genéticamente la estructura de los nanocables de proteínas enformas que esperamos permitirán la detección de una amplia gama de otras moléculas de importancia biomédica ".
Los nanocables de proteínas eléctricamente conductores son un producto natural del microorganismo Geobacter descubierto en el lodo del río Potomac por Lovley hace más de 30 años. Geobacter usa los nanocables de proteínas para hacer conexiones eléctricas con otros microbios o minerales. Él señala: "Expertos en ciencia de materialescomo Todd Emrick y Thomas Russell en nuestro equipo merecen el crédito por traer nanocables de proteínas al campo de los materiales. Ya no se trata solo de barro ".
En este trabajo respaldado por los fondos del campus de UMass Amherst para la investigación exploratoria, los próximos pasos para el equipo colaborativo de microbiología de materiales incluyen la ampliación de la producción de matrices de nanocables y polímeros, dice Lovley.
Señala: "Los científicos de materiales necesitan muchos más nanocables de los que estamos acostumbrados a fabricar. Estábamos fabricando dedales para nuestros estudios biológicos. Necesitan cubos llenos, por lo que ahora nos concentramos en producir cantidades más grandes y en adaptarlos nanocables para que respondan a otras moléculas ". Los investigadores también solicitaron una patente sobre la idea de un polímero conductor hecho con nanocables de proteínas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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