Un posible sustituto del plástico podría dar lugar a materiales más resistentes y ecológicos de uso cotidiano
Tiene el potencial de convertirse en tu próxima botella de agua desechable, y mucho más
En un mundo plagado de basura plástica, causante de incalculables males medioambientales, el profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Houston, Maksud Rahman, ha desarrollado una forma de convertir la celulosa bacteriana -un material biodegradable- en un material multifuncional con potencial para sustituir al plástico.
El profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Houston, Maksud Rahman, ha desarrollado una forma de convertir la celulosa bacteriana -un material biodegradable- en un material multifuncional con potencial para sustituir al plástico.
University of Houston
Sí, tiene potencial para convertirse en tu próxima botella de agua desechable, y mucho más, como material de embalaje o incluso apósitos para heridas, todo ello hecho de uno de los biopolímeros abundantes y biodegradables de la Tierra: la celulosa bacteriana.
"Prevemos que estas láminas de celulosa bacteriana, resistentes, multifuncionales y ecológicas, se conviertan en omnipresentes, sustituyan a los plásticos en diversas industrias y ayuden a mitigar los daños medioambientales", explica Rahman, que publica su trabajo en Nature Communications.
"Presentamos una estrategia ascendente sencilla, de un solo paso y escalable para biosintetizar hojas de celulosa bacteriana robustas con nanofibrillas alineadas y nanohojas híbridas multifuncionales basadas en celulosa bacteriana utilizando fuerzas de cizallamiento del flujo de fluidos en un dispositivo de cultivo rotacional. Las láminas de celulosa bacteriana resultantes presentan una alta resistencia a la tracción, flexibilidad, plegabilidad, transparencia óptica y estabilidad mecánica a largo plazo", afirma Rahman. M.A.S.R. Saadi, estudiante de doctorado de la Universidad Rice, fue la primera autora del estudio, y Shyam Bhakta, becario posdoctoral en Biociencias de Rice, colaboró en la ejecución biológica.
La creciente preocupación por los efectos nocivos para el medio ambiente de los materiales no degradables derivados del petróleo ha intensificado la demanda de alternativas sostenibles, como los biomateriales naturales. La celulosa bacteriana ha surgido como un biomaterial potencial que es naturalmente abundante, biodegradable y biocompatible.
Para reforzar la celulosa y crear más funcionalidad, el equipo incorporó nanohojas de nitruro de boro al líquido que alimenta a las bacterias, y fabricó nanohojas híbridas de celulosa bacteriana y nitruro de boro con propiedades mecánicas (resistencia a la tracción de hasta ~ 553 MPa) y térmicas (velocidad de disipación del calor tres veces superior a la de las muestras) aún mejores.
"Este método de biofabricación escalable en un solo paso, que permite obtener láminas de celulosa bacteriana alineadas, resistentes y multifuncionales, allanaría el camino hacia aplicaciones en materiales estructurales, gestión térmica, envasado, textiles, electrónica verde y almacenamiento de energía", explica Rahman. "Esencialmente estamos guiando a las bacterias para que se comporten con un propósito. En lugar de moverse al azar, dirigimos su movimiento para que produzcan celulosa de forma organizada. Este comportamiento controlado, combinado con nuestro método de biosíntesis flexible con diversos nanomateriales, nos permite conseguir al mismo tiempo una alineación estructural y propiedades multifuncionales en el material."
Y por moverse, Rahman se refiere a girar, introduciendo un dispositivo de cultivo por rotación diseñado a medida en el que se cultivan bacterias productoras de celulosa en una incubadora cilíndrica permeable al oxígeno que gira continuamente mediante un eje central para producir un flujo de fluido direccional. Este flujo da lugar a un desplazamiento direccional constante de las bacterias.
"Esto mejora notablemente la alineación de las nanofibrillas en las láminas de celulosa bacteriana", explica Rahman. "Este trabajo es un epítome de la ciencia interdisciplinar en la intersección de la ciencia de los materiales, la biología y la nanoingeniería".
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