Imprimen en 3D un “material vivo” capaz de potabilizar el agua de manera sostenible
Un grupo de científicos ha ideado un material polimérico con un sistema biológico impreso en 3D, de gran potencial sostenible y ecológico, capaz de eliminar los contaminantes del agua.
Un grupo de investigadores de la Universidad de California (UCSD) ha ideado cómo hacer que un “material vivo” impreso en 3D pueda eliminar contaminantes orgánicos del agua y convertirla en potable. Además, este hallazgo resulta revolucionario porque este material tiene gran potencial y es ecológico y sostenible.
Dabika Datta, investigadora del Departamento de Nanoingeniería en UCSD y autora principal del trabajo publicado en la revista Nature hace algunas semanas, explica que: “Si bien se trata de un sistema relativamente sencillo, lo que logramos con nuestro grupo de científicos es una nueva estrategia revolucionaria que podría ayudarnos a limpiar los contaminantes del agua".
Recordemos que al menos 2200 millones de personas en el mundo no cuentan con acceso al agua potable, y 400 millones se ven obligados a sacar agua de pozos y manantiales sin protección, o directamente recolectarla de lagos, estanques, ríos y arroyos sin recibir tratamiento previo antes de ser consumida, lo cual deriva en múltiples enfermedades.
Entonces, queda clara la importancia de este avance científico, y más aún las oportunidades que abre a futuro, contribuyendo para lograr el acceso a universal y equitativo a agua seguras y asequible.
Jon Pokorski, profesor de nanoingeniería en UCSD y parte de este grupo de investigación, afirma que "lo innovador es la combinación de un material polimérico con un sistema biológico para crear un 'material vivo' que puede funcionar y responder a estímulos de maneras que los materiales sintéticos normales no pueden".
Crea un “material vivo” con la propiedad de limpiar el agua
El trabajo de investigación que venimos mencionando, titulado “Materiales vivos fenotípicamente complejos que contienen cianobacterias modificadas” , explica que, el campo de los “materiales vivos diseñados” se encuentra en la intersección de la ciencia de los materiales y la biología sintética, y su objetivo es desarrollar materiales que puedan detectar y responder al medio ambiente.
En este estudio utilizaron la impresión 3D para fabricar un material biocompuesto de cianobacterias capaz de producir múltiples resultados funcionales en respuesta a un estímulo químico externo, y demostraron las ventajas de utilizar técnicas de fabricación aditiva para controlar la forma del material fotosintético fabricado.
Como prueba de concepto inicial, utilizaron un riboswitch sintético (un segmento del ARN mensajero de la célula bacteriana) para regular la expresión de una proteína indicadora fluorescente amarilla en Synechococcus elongatus PCC 7942, dentro de una matriz de hidrogel.
Se modifica una cepa de S. elongatus para producir una enzima lacasa oxidativa, estas pueden usarse para neutralizar algunos contaminantes orgánicos como los antibióticos, fármacos, tintes, etc. En este caso los científicos utilizaron su biomaterial sensible para demostrar que era capaz de "descontaminar "el agua del colorante índigo carmín.
Utilizaron un polímero natural derivado de algas marinas, el alginato, que fue hidratado para conseguir un gel, luego lo mezclaron con cianobacterias, un tipo de bacterias fotosintéticas que habitan en el agua, que previamente modificaron genéticamente para producir una enzima capaz de transformar contaminantes orgánicos en moléculas benignas. Así lograron decolorar un contaminante común de los tintes textiles.
Limpian el agua minimizando el impacto ambiental
Estas células están diseñadas para una muerte celular inducible, a fin de eliminar su presencia una vez que su actividad ya no es necesaria, o sea, cuando terminen de realizar su trabajo. Esta última función es muy importante para la biocontención y la minimización del impacto ambiental, por eso lo mencionamos como el método revolucionario por su gran potencial que además es sustentable y ecológico.
Estas células se autodestruyen cuando entran en contacto con la sustancia teofilina, una molécula que puede encontrarse en el té y el chocolate. Gracias a esa capacidad que lograron en la UCSD, las células luego de realizar su trabajo desaparecerán.
Imprimen en 3D el material vivo creado
Esta mezcla lograda como “material vivo” fue introducida finalmente dentro de una impresora 3D, para que los investigadores experimenten con diferentes geometrías a fin de dar con el diseño más eficiente. Su conclusión fue que la estructura que más se adaptaba a sus necesidades era una rejilla.
Esta forma fue elegida porque tiene una alta relación superficie-volumen, lo que coloca a la mayoría de cianobacterias cerca de la superficie del material para acceder a nutrientes, gases y luz. El aumento de la superficie hace que el material resulte más eficaz durante su trabajo de “descontaminación”.