Los materiales vivos, que se fabrican al albergar células biológicas dentro de una matriz no viva, han ganado popularidad en los últimos años a medida que los científicos reconocen que a menudo los materiales más robustos son los que imitan la naturaleza.
Por primera vez, un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Rochester y la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos utilizó impresoras 3D y una nueva técnica de bioimpresión para imprimir algas en materiales vivos, fotosintéticos que son duros y resistentes.una variedad de aplicaciones en los sectores de la energía, la medicina y la moda. La investigación se publica en la revista Materiales funcionales avanzados .
"La impresión tridimensional es una tecnología poderosa para la fabricación de materiales funcionales vivos que tienen un enorme potencial en una amplia gama de aplicaciones ambientales y humanas", dice Srikkanth Balasubramanian, investigador asociado postdoctoral en Delft y primer autor de"Proporcionamos el primer ejemplo de un material fotosintético diseñado que es físicamente lo suficientemente robusto para ser implementado en aplicaciones de la vida real".
CÓMO CONSTRUIR NUEVOS MATERIALES: COMPONENTES VIVOS Y NO VIVOS
Para crear los materiales fotosintéticos, los investigadores comenzaron con una celulosa bacteriana muerta, un compuesto orgánico que es producido y excretado por bacterias. La celulosa bacteriana tiene muchas propiedades mecánicas únicas, incluida su flexibilidad, dureza, resistencia y capacidad paraconservar su forma, incluso cuando se retuerce, aplasta o distorsiona físicamente.
La celulosa bacteriana es como el papel de una impresora, mientras que las microalgas vivas actúan como tinta. Los investigadores utilizaron una impresora 3D para depositar algas vivas en la celulosa bacteriana.
La combinación de componentes vivos microalgas y no vivos celulosa bacteriana dio como resultado un material único que tiene la calidad fotosintética de las algas y la robustez de la celulosa bacteriana; el material es resistente y resistente a la vez que ecológico y biodegradable.y simple y escalable de producir. La naturaleza vegetal del material significa que puede usar la fotosíntesis para "alimentarse" a sí mismo durante períodos de muchas semanas, y también puede ser regenerado: una pequeña muestra del material puede sercultivado en el lugar para fabricar más materiales.
HOJAS ARTIFICIALES, PIELES FOTOSINTÉTICAS Y BIO-PRENDAS
Las características únicas del material lo convierten en un candidato ideal para una variedad de aplicaciones, incluidos nuevos productos como hojas artificiales, pieles fotosintéticas o bioprendas fotosintéticas.
Las hojas artificiales son materiales que imitan las hojas reales en el sentido de que utilizan la luz solar para convertir el agua y el dióxido de carbono, uno de los principales impulsores del cambio climático, en oxígeno y energía, al igual que las hojas durante la fotosíntesis. Las hojas almacenan energía en forma química comoazúcares, que luego se pueden convertir en combustibles. Por lo tanto, las hojas artificiales ofrecen una forma de producir energía sostenible en lugares donde las plantas no crecen bien, incluidas las colonias del espacio exterior. Las hojas artificiales producidas por los investigadores de Delft y Rochester también están hechas demateriales ecológicos, en contraste con la mayoría de las tecnologías de hojas artificiales actualmente en producción, que se producen mediante métodos químicos tóxicos.
"Para las hojas artificiales, nuestros materiales son como tomar las 'mejores partes' de las plantas, las hojas, que pueden crear energía sostenible, sin necesidad de utilizar recursos para producir partes de las plantas, los tallos y las raíces.que necesitan recursos pero no producen energía ", dice Anne S. Meyer, profesora asociada de biología en Rochester." Estamos haciendo un material que solo se centra en la producción sostenible de energía ".
Otra aplicación del material serían las pieles fotosintéticas, que podrían usarse para injertos de piel, dice Meyer. "El oxígeno generado ayudaría a iniciar la curación del área dañada, o podría llevar a cabo la luz activadacicatrización de la herida."
Además de ofrecer tratamientos médicos y energéticos sostenibles, los materiales también podrían cambiar el sector de la moda. Las prendas biológicas hechas de algas abordarían algunos de los efectos ambientales negativos de la industria textil actual en el sentido de que serían telas de alta calidad que seríansustentable y completamente biodegradable. También trabajarían para purificar el aire al eliminar el dióxido de carbono a través de la fotosíntesis y no necesitarían lavarse con tanta frecuencia como las prendas convencionales, lo que reduciría el uso de agua.
"Nuestros materiales vivos son prometedores porque pueden sobrevivir durante varios días sin acceso a agua o nutrientes, y el material en sí puede usarse como semilla para cultivar nuevos materiales vivos", dice Marie-Eve Aubin-Tam, profesora asociadade bionanociencia en Delft. "Esto abre la puerta a aplicaciones en áreas remotas, incluso en el espacio, donde el material se puede sembrar en el sitio".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rochester . Original escrito por Lindsey Valich. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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