Un equipo de científicos de materiales y químicos de la ETH Zürich ha desarrollado un enfoque innovador que permite crear cerámicas «vivas», capaces de detectar pequeñas cantidades de formaldehído y capturar dióxido de carbono del aire. Este trabajo, publicado en la revista Advanced Materials, presenta un proceso en múltiples pasos que facilita el crecimiento de bacterias en un material cerámico.
Innovación en materiales cerámicos
Investigaciones anteriores han demostrado que se pueden conferir propiedades similares a la vida a biofilms, hidrogeles y polímeros mediante la incorporación de microorganismos. Estos desarrollos han llevado a la creación de materiales que pueden utilizarse tanto para la administración de terapias como para la degradación de toxinas. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha logrado algo similar con un material cerámico.
El trabajo comenzó con la impresión 3D de estructuras cerámicas en espiral que podían sostenerse por sí solas. Para permitir la incorporación de bacterias, las estructuras fueron impresas con cavidades en sus superficies externas, de tamaños que oscilan entre 20 y 130 micrómetros. Las cavidades más pequeñas estaban diseñadas para proporcionar un hábitat para las bacterias, mientras que las más grandes servían como canales para nutrir a los microorganismos.
Para asegurar que las bacterias pudieran alimentarse durante un período prolongado, los investigadores colocaron las estructuras en piscinas poco profundas de soluciones nutritivas. Con el tiempo, a medida que el agua se evaporaba, los nutrientes eran absorbidos hacia las cavidades a través de la acción capilar. Las bacterias, entonces, podían multiplicarse, llenando los poros diseñados para ellas, y las pruebas mostraron que podían sobrevivir sin nutrientes adicionales durante hasta dos semanas.
El equipo utilizó distintos tipos de bacterias para diferentes propósitos. Por ejemplo, al incorporar cianobacterias fotosintéticas, la estructura podía funcionar como un dispositivo de extracción de CO2, capturando el gas del aire. Asimismo, experimentaron con Escherichia coli, encontrando que esta bacteria transformaba la estructura en un detector de formaldehído.
Los investigadores sugieren que su trabajo demuestra el potencial de utilizar cerámicas porosas como una plataforma prometedora para el diseño y la creación de materiales vivos funcionales. Esta innovación no solo abre nuevas posibilidades en el campo de los materiales, sino que también ofrece soluciones prácticas a desafíos ambientales apremiantes como la contaminación del aire y el cambio climático.
Más información:
Alessandro Dutto et al, Living Porous Ceramics for Bacteria‐Regulated Gas Sensing and Carbon Capture, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202412555
