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Bioinspiración: ¿Pueden las bacterias fabricar coches, aviones y armaduras más fuertes?

22 julio, 2021
Posted in Innovación
22 julio, 2021 Agrobioteg

Bioinspiración: ¿Pueden las bacterias fabricar coches, aviones y armaduras más fuertes?

Pedir prestada inspiración a la naturaleza no es nuevo en ingeniería, ya que se sabe que la naturaleza tiene grandes ejemplos de compuestos que son fuertes, resistentes y amortiguantes  a las fracturas y a la energía, por ejemplo, el nácar o el caparazón que rodea a un crustáceo.

Los microorganismos como bacterias, hongos y virus los idealizamos comúnmente como perjudiciales para causar enfermedades, tal es el ejemplo con COVID-19, sin embargo, también pueden ser beneficiosos. Tenemos gran historia de uso de microorganismos, tal es el ejemplo del uso de levadura para hacer cerveza. 

En la actualidad se están realizando investigaciones sobre el uso de distintos microorganismos para fabricar materiales de ingeniería y es que los investigadores han ido aprovechando las bacterias vivas para crear materiales de ingeniería que sean fuertes, tolerantes y resistentes, gracias a que los sistemas biológicos aprovechan sus células vivas para el crecimiento y la regeneración, caso opuesto con   los sistemas de ingeniería que no pueden, hasta ahora.

Los materiales que se están fabricando son vivos y autocrecientes, dando pasos agigantados gracias al aprovechamiento de las sofisticadas microestructuras de los materiales naturales. Utilizando en la actualidad a bacterias vivas como una herramienta para cultivar directamente estructuras asombrosas, tal es el ejemplo en la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC dónde están utilizando a la bacteria S.pasteurii.

“S. pasteurii, es una bacteria específica que secreta una enzima llamada ureasa; al ser expuesta a iones de urea y calcio, produce carbonato de calcio, conocido como un compuesto mineral fundamental y fuerte que se encuentra en los huesos o los dientes, por lo cual el objetivo es utilizar cultivos minerales para lograr microestructuras que son similares a los compuestos mineralizados naturales”, mencionó Qimin Wang e investigadores de la USC. 

Gracias a investigaciones como esta se logró conocer que al combinar bacterias vivas y materiales sintéticos, se forma un nuevo material vivo llamado “Bouligand”, con características mecánicas superiores a las de cualquier material natural o sintético existente. 

“Es un tipo de estructura que ofrece una resistencia superior a una dispuesta en ángulos más homogéneos”, señala Qimin Wang. 

Crear estructuras como esta, es sintéticamente muy desafiante en el campo,  por lo que el usar bacterias, lo hace posible. Para construir el material, los investigadores imprimieron estructuras en 3D de celosía en forma de un andamio, las cuales contaron con cuadrados vacíos en su interior con motivo de que las capas de celosía se coloquen en diferentes ángulos para crear andamios en línea con la forma helicoidal. Posterior a eso, las bacterias se introdujeron en esta estructura, aprovechando su gusto por adherirse a las superficies, logrando gravitar hacia el andamio y agarrándose al material con sus “patas”.  En esa posición las bacterias secretan ureasa, la enzima que desencadena la formación de cristales de carbonato de calcio, con el fin de que estos crecieran desde la superficie hacia arriba y eventualmente llenan los pequeños huecos en la estructura de celosía impresa en 3D.

“Fabricamos algo muy rígido y fuerte, este material podría resistir la penetración de las balas y disipar la energía de su liberación para evitar daños”, mencionó Wang.

 


Fuente:

Science Daily:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210222095038.htm

Universidad del Sur de California:

https://viterbischool.usc.edu/news/2021/02/can-bacteria-make-stronger-armor-cars-and-airplanes/

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