Investigadores de la Universidad del Colorado Boulder han
desarrollado organismos nano-biohíbridos capaces de usar el dióxido de carbono y el nitrógeno del aire en la producción de una importante variedad de sustancias, plásticos y biocombustibles; un paso prometedor hacia el consumo de los citados gases atmosféricos en la fabricación ecológica de productos químicos. El artículo Nanorg microbial factories: Light-driven renewable biochemical synthesis
using quantum dot-bacteria nano-biohybrids se publicó el 7 de julio del 2019 en la revista Journal of American Chemical Society.
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| Crédito: P. Nagpal y colaboradores. J. Am. Chem. Soc. |
Los científicos utilizaron puntos cuánticos (semicon- ductores con
diámetros entre 2 y 10 nanómetros con capa- cidad para emitir fluorescencia de
distintos colores, según su diámetro, al ser iluminados) diseñados para
unirse y autoensamblarse a enzimas (sistema dot-bacteria) a las
cuales se las puede activar haciendo incidir sobre la bacteria radiación de lon-gitudes
de onda específicas. La activación selectiva de enzimas permite crear fábricas
vivientes que utilizan como materia prima dióxido de carbono y lo
convierten en productos útiles como plástico biodegradable, nafta y
biodiésel o nitrógeno del aire para obtener amoniaco.
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| Crédito: Suspensiones de puntos cuánticos-P. Nagpal y col. J.A.C.S. |
La técnica permite
superar el rendimiento natural de las bacterias (Azotobacter vinelan-dii y Cupriavidus necator) en un 200 por ciento. Las dife-rentes combinaciones de los siete puntos cuánticos utilizados, enzimas y luz producen
distintos productos: longitudes de onda verdes causan que las bacterias consuman
nitrógeno y produzcan amoniaco mientras que las longitudes de onda rojas utilizan el CO2 para producir
plástico. El proceso también muestra signos prometedores para operar a gran
escala. Incluso cuando las fábricas microbianas se activan
constantemente durante horas muestran pocos signos de agotamiento, lo que
indica que las células pueden regenerarse y, por lo tanto, limitar la necesidad
de rotación. Lo ideal sería que hogares y empresas familiares canalicen las emisiones de CO2 directamente a un estanque
cercano donde los microbios las convertirían en biocombustibles: isopropanol,
2,3-butanodiol, C11−C15 metil-cetonas e hidrógeno; químicos simples: ácido fórmico, amoniaco, etileno, propanol y plásticos biodegradables como
el polihidroxibutirato (PHB), permitiendo a los propietarios vender el producto resultante con alguna ganancia. Activar enzimas gracias a su unión con distintos puntos cuánticos permite lograr en forma selectiva productos de interés utilizando como materia prima gases conducentes al evento invernadero.
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