MEDIOAMBIENTE Y HOMBRE

Biología: Producen nácar artificial usando bacterias

Biología: Producen nácar artificial usando bacterias
Crucifijo de nácar del museo franciscano

Un biólogo de la Universidad de Rochester ha inventado un método económico y respetuoso con el medio ambiente para fabricar nácar artificial utilizando un componente innovador: las bacterias.

El nácar artificial creado por Anne S. Meyer, profesora asociada de biología en Rochester, y sus colegas está hecho de materiales producidos biológicamente y tiene la dureza del nácar natural, a la vez que es rígido y, sorprendentemente, flexible.

El método utilizado para crear el nuevo material podría conducir a nuevas aplicaciones en medicina, ingeniería e incluso en la construcción de edificios en la Luna, según sus artífices.

También conocido como madreperla, el nácar es un material excepcionalmente duro y rígido producido por algunos moluscos, que forma su capa de cáscara interna y también la capa exterior de las perlas, dándoles su brillo característico.

Las impresionantes propiedades mecánicas del nácar natural surgen de su estructura jerárquica y en capas, que permite que la energía se disperse uniformemente en todo el material. En un artículo publicado en la revista Small, Meyer y sus colegas describen su método de uso de dos cepas de bacterias para replicar estas capas.

Cuando examinaron las muestras bajo un microscopio electrónico, la estructura creada por las bacterias se colocó en capas de manera similar al nácar producido naturalmente por los moluscos. Aunque los materiales inspirados en el nácar han sido creados sintéticamente anteriormente, los métodos utilizados para hacerlos generalmente involucran equipos costosos, temperaturas extremas, condiciones de alta presión y químicos tóxicos, dice Meyer.

«Muchas personas que crean nácar artificial usan capas de polímero que solo son solubles en soluciones no acuosas, un solvente no orgánico, y luego tienen este cubo gigante de desechos al final del procedimiento que debe eliminarse», explica Meyer.

Sin embargo, todo lo que los investigadores deben hacer es cultivar bacterias y dejar que prosperen en un lugar cálido. Para hacer el nácar artificial, Meyer y su equipo crean capas delgadas alternas de carbonato de calcio cristalizado, como el cemento, y polímero pegajoso.

Primero toman un portaobjetos de vidrio o plástico y lo colocan en un vaso que contiene la bacteria Sporosarcina pasteurii, una fuente de calcio y urea (en el cuerpo humano, la urea es el producto de desecho que los riñones eliminan durante la micción). Esta combinación desencadena la cristalización del carbonato de calcio. Para hacer la capa de polímero, colocan el portaobjetos en una solución de la bacteria Bacillus licheniformis, luego dejan que el vaso se asiente en una incubadora.

En este momento, se tarda aproximadamente un día en formar una capa, de aproximadamente cinco micrómetros de espesor, de carbonato de calcio y polímero. Meyer y su equipo actualmente están buscando recubrir otros materiales como el metal con el nácar, y «estamos probando nuevas técnicas para hacer que los materiales más gruesos, similares a los nácares sean más rápidos y eso podría ser todo el material en sí», dice Meyer.

Una de las características más beneficiosas del nácar producido en el laboratorio de Meyer es que es biocompatible: está hecho de materiales que produce el cuerpo humano o que los humanos pueden comer naturalmente de todos modos. Esto hace que el nácar sea ideal para aplicaciones médicas como huesos artificiales e implantes, dice Meyer.

Y, aunque el material es más duro y rígido que la mayoría de los plásticos, es muy ligero, una calidad que es especialmente valiosa para el transporte, en vehículos como aviones, barcos o cohetes, donde cada kilo extra significa combustible extra.

El nácar también podría ser un material ideal para construir casas en la luna y otros planetas: los únicos «ingredientes» necesarios serían un astronauta y un pequeño tubo de bacterias, dice Meyer. «La luna tiene una gran cantidad de calcio en el polvo lunar, por lo que el calcio ya está allí. El astronauta trae la bacteria y el astronauta produce la urea, que es la única otra cosa que necesitas para comenzar a hacer capas de carbonato de calcio «.

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