Bacterias productoras de materiales
Desde su descubrimiento el año pasado por parte de tres químicos galardonados con el Premio Nobel, los marcos organometálicos (MOM) han sido un tema candente en la ciencia de los materiales. Los MOM son materiales altamente ordenados que se construyen a modo de piezas de Lego. Con iones metálicos que actúan como articulaciones y moléculas orgánicas como enlaces, estos materiales pueden formar una estructura que se repite de forma infinita. «Los MOM abren la puerta al diseño de nuevos materiales a medida capaces de capturar dióxido de carbono, catalizar reacciones químicas y conducir la electricidad», afirma Filip Meysman, catedrático y biólogo de la Universidad de Amberes(se abrirá en una nueva ventana). Aunque sin duda esto representa una capacidad nueva e importante para los seres humanos, resulta que llegamos un poco tarde a la fiesta. Las bacterias llevan seiscientos millones de años produciendo MOM. «De alguna manera, la evolución tuvo exactamente la misma idea que los químicos galardonados con el Premio Nobel», añade Meysman. A través del proyecto PRINGLE(se abrirá en una nueva ventana), financiado por el Consejo Europeo de Innovación(se abrirá en una nueva ventana), Meysman lidera una iniciativa para comprender mejor estas bacterias productoras de MOM.
Es un cable, es un hilo eléctrico, son bacterias
Las «bacterias cable» productoras de MOF, un tipo especial de microbios que prosperan en los sedimentos fangosos de ríos, lagos y océanos, tienen una capacidad única para generar y conducir electricidad. «Hace unos quince años, los científicos observaron que circulaban corrientes eléctricas por el fondo marino», explica Meysman. «Resultó que estas corrientes se conducían en el interior de las bacterias de un centímetro de longitud». Según Meysman, las bacterias cable actúan como cables vivos, transportando electrones a distancias del orden de los centímetros. «Las bacterias cable tienen, en esencia, una red de líneas eléctricas incrustada en su envoltura celular, con finas fibras conductoras que discurren en paralelo a lo largo del exterior de los filamentos de un centímetro de longitud». Aunque los científicos saben que esta capacidad única ayuda a las bacterias a sobrevivir en los sedimentos con escaso oxígeno en los que habitan, sigue siendo un misterio cómo conducen las corrientes eléctricas.
De las bacterias a los marcos organometálicos
Para ayudar a responder a esta pregunta, el equipo del proyecto PRINGLE utilizó un conjunto de técnicas detalladas de microscopía y espectroscopia. Una de las primeras cosas que descubrieron fue que las fibras conductoras de las bacterias se parecían mucho a los cables de alimentación que se utilizan para cargar un teléfono inteligente, solo que veinte mil veces más pequeñas. «Al igual que los hilos de cobre trenzados de un cable de alimentación, en el centro de cada fibra hay un haz de nanocintas entrelazadas, rodeadas por una capa protectora de proteínas», señala Meysman. Según explica Meysman, esta arquitectura de nanocintas nunca se había observado antes y actúa como una autopista miniaturizada, pero muy eficiente, para el transporte de los electrones. «Una sorpresa aún mayor fue que las propias nanocintas estaban formadas por un material MOM», afirma. «Hasta ahora, no se sabía que la biología pudiera producir un material así».
Las bacterias cable como excelentes químicos
Lo que la investigación del proyecto demuestra en última instancia es que las bacterias cable son excelentes químicos. «El material MOM de nanocintas procedente de las bacterias cable se encuentra entre los materiales MOM más conductores jamás producidos», señala Meysman. Este descubrimiento no solo sienta las bases para la síntesis de MOM de origen biológico, sino que también sugiere un nuevo principio de diseño para materiales electrónicos sostenibles. En cuanto a esto último, los investigadores de PRINGLE estudian ahora si los químicos pueden diseñar materiales MOM bioinspirados y cómo dichos materiales podrían aplicarse a nuevas tecnologías electrónicas o de baterías. «Quién sabe, quizá algún día encuentres un material así dentro de tu teléfono inteligente», concluye Meysman. El equipo del proyecto ha publicado su investigación en «Nature Communications»(se abrirá en una nueva ventana).
