El
descubrimiento podría ser el inicio del desarrollo de marcapasos y de otros
implantes electrónicos que generen su propia energía.
Virus que crean energía
para marcapasos - Foto D-M Shin et al
Los
bacteriófagos son virus que infectan exclusivamente a bacterias. Básicamente
consisten en unas moléculas de un ácido nucleico, ADN o ARN, dentro de un recubrimiento
proteico. Uno de estos fagos, como también se les llama, es el M13 que tiene
una estructura filamentosa (lineal) relativamente simple y que se ha empleado
en alguna ocasión en aplicaciones nanotecnológicas.
Los
materiales con los que están hechos los generadores piezoeléctricos no son
biocompatibles
Ahora,
un grupo de investigadores encabezado porDon-Myeong Shin, de la Universidad
Nacional de Pusan (Corea del Sur), ha empleado fagos
M13 para convertir la presión en electricidad, un descubrimiento que podría ser el inicio
del desarrollo de marcapasos y de otros implantes electrónicos que generen su
propia energía.
Los
generadores piezoeléctricos, es decir, aquellos que convierten la presión en
electricidad, son aparatos baratos y muy conocidos. Un
ejemplo son los encendedores de cocina que se activan presionando un botón y en
cuyo extremo aparece una chispa eléctrica. No en vano la piezoelectricidad
tiene más de ciento treinta años de historia. Se empleó por primera vez por Marie
Curie y
su marido Pierre, quien describiera el efecto junto a su hermano Jacques en
1880, en sus investigaciones que desembocaron en el descubrimiento del radio a
finales del siglo XIX.
El
problema que presentan los generadores piezoeléctricosconvencionales para su uso
en implantes en humanos, por ejemplo, es que los materiales de los
que están hechos no son biocompatibles y, en muchos casos, son tóxicos. De aquí el
interés en encontrar generadores piezoeléctricos de origen biológico.
Los
fagos actúan como un muelle que al comprimirse genera electricidad
Lo
que Shin y sus colaboradores hicieron fue crearnanocolumnas
de fagos M13,
lo que se consigue introduciendo los fagos en un molde, que emplearon como base
para crear nanogeneradores. Cada columna de fagos actúan como un muelle hecho
de varios muelles alineados que son las moléculas de ADN: al
comprimir el muelle se genera electricidad.
Si
bien los fagos M13 como tales funcionan, el equipo de investigadoresmejoró
su rendimiento usando bioingeniería. Sustituyendo cuatro glutamatos cargados
negativamente por alaninas en el genoma del fago casi se dobla la electricidad
generada cuando se compara con el ADN sin alterar. Siguiendo en esta línea los
científicos consiguieron triplicar la cantidad
inicial, de
tal manera que un nanogenerador de fagos podría encender una pantalla de
cristal líquido solo con aplicarle presión.
Referencia:
D-M Shin et al (2015) Bioinspired piezoelectric nanogenerators based on
vertically aligned phage nanopillars Energy Environ.
Sci DOI:10.1039/C5EE02611C
* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una
colaboración semanal de la Cátedra
de Cultura Científica de la UPV con Next.
Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno
de Cultura Científica.
