Bacterias autodestructivas 

Para crear este nuevo 'material vivo' los investigadores, que publicaron su estudio en la revista científica Nature Communications, utilizaron alginato, que es un polímero natural derivado de las algas marinas. Después lo hidrataron para hacer un gel y lo combinaron con un tipo de organismos microscópicos capaces de realizar fotosíntesis oxigénica que viven en el agua, conocidas como cianobacterias. Una mezcla que los científicos introdujeron en una impresora 3D y, tras probar varias geometrías, descubrieron que la forma de rejilla era óptima para mantener vivas a estas bacterias.

Esta forma posee una elevada relación entre superficie y volumen, lo que sitúa a la mayoría de las cianobacterias cerca de la superficie del material para que puedan acceder a los nutrientes, los gases y la luz. Además, el aumento de la superficie también consigue el nuevo material sea más eficaz en la descontaminación del agua. "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 un modo que los materiales sintéticos normales no pueden", explica Jon Pokorski codirector de la investigación y profesor de nanoingeniería.

El material en agua en unas pruebas de laboratorio. Universidad de California Omicrono

Durante su investigación los científicos modificaron genéticamente las cianobacterias de su nuevo 'material vivo de ingeniería' para lograr que produjeran de forma continua una enzima descontaminante con actividad fenoloxidasa llamada lacasa. Un elemento que, como ya han demostrado diversos estudios, se puede emplear para neutralizar diferentes contaminantes orgánicos, como el bisfenol A (BPA) -una sustancia química industrial que se ha utilizado para fabricar ciertos plásticos y resinas desde los años cincuenta-, los antibióticos, los fármacos y los tintes.

Los investigadores también demostraron en su estado que su nuevo material se puede usar para descontaminar el colorante índigo carmín, que es un colorante sintético azul que se utiliza en la industria alimentaria, para dar color a productos como bebidas o helados, y en la textil para teñir la tela vaquera. De hecho, en las pruebas consiguió decolorar una solución acuosa que contenía dicho tinte. No sólo eso, sino que los científicos también desarrollaron una forma de quitar las cianobacterias una vez eliminados los contaminantes.

Esquema de cómo el material purifica el agua. Universidad de California Omicrono

Para lograrlo, los científicos modificaron genéticamente las cianobacterias para que respondieran a la teofilina. Una molécula que hace que las bacterias produzcan una proteína que destruye sus células. "El material vivo puede actuar sobre el contaminante de interés, y después se puede añadir una pequeña molécula para matar las bacterias. De este modo, podemos aliviar cualquier preocupación por tener bacterias modificadas genéticamente que permanezcan en el medioambiente", señala Jon Pokorski.

Continúan investigando

A pesar de su hallazgo, el grupo de científicos continúa trabajando en su investigación. De hecho, ya tienen en mente los primeros pasos y es que aseguran que una solución preferible es que las bacterias se autodestruyan sin necesidad de añadir sustancias químicas. "Nuestro objetivo es fabricar materiales que respondan a estímulos ya presentes en el medioambiente. Estamos entusiasmados con las posibilidades que puede ofrecer este trabajo y con los nuevos materiales que podemos crear", indica el profesor Pokorski.