Tecnología nanobiónica combina mundos vivos y no vivos

En el artículo Carbon nanotube uptake in cyanobacteria for near-infrared imaging and enhanced bioelectricity generation in living photovoltaics publicado en Nature Nanotechnology investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza) exploraron la captación de nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) en bacterias (cianobacterias) Gram negativas y demostraron una internalización selectiva y dependiente de la longitud pasiva del nanotubo impregnado con biomoléculas cargadas positivamente. Expresado de otro modo ponen nanotubos dentro de las bacterias, los SWCNT recubiertos de lisozima penetran espontáneamente en las paredes celulares de la cepa bacteriana seleccionada. En definitiva la investigación se centró en interconectar nanomateriales no biológicos con construcciones biológicas como las células vivas. Las tecnología nanobiónica resultantes combina las ventajas de los mundos vivos y no vivos. El equipo de investigación ha observado que las cianobacterias internalizaron los SWCNT a través de un proceso pasivo, selectivo y dependiente de su longitud. El método propuesto permitió a los nanotubos penetrar espontáneamente en las paredes celulares de las cianobacterias Synechocystis y Nostoc. La monitorización en tiempo real, utilizando infrarrojo cercano, del crecimiento y la división celular ha revelado que los SWCNT son heredados por las células hijas. Además, estas células vivas retuvieron la actividad fotosintética y mostraron una fotoexoelectrogenicidad (generación de electricidad) mejorada cuando se incorporaron a dispositivos bioelectroquímicos, convirtiendo a las bacterias nanobiónicas en una fuente de energía fotovoltaica viva.

Crédito: Ardemis Boghossian y col. Nature Nanotechnology 12/09/22

Las energías fotovoltaicas "vivas" son dispositivos biológicos productores de energía a través de la utilización de microorganismos fotosintéticos. Aunque aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo, estos dispositivos representan una solución real a la crisis energética actual y los esfuerzos contra el cambio climático.

Los SWCNT son ideales para muchas aplicaciones novedosas en nanomedicina. Por ejemplo, se han colocado SWCNT dentro de células de mamíferos para monitorear su metabolismo utilizando imágenes de infrarrojo cercano, también para administrar fármacos terapéuticos e incluso  se han utilizado para editar genomas.

Ahora el artículo de referencia hace posible células con fluorescencia heredable y producción de fotoelectricidad mejorada, ambas propiedades sin fundamento en la naturaleza  permiten su aplicación para la obtención de imágenes y en la producción de energía con dispositivos fotovoltaicos vivos basados en la nanobiónica.

Información complementaria:

Carbon nanotube uptake in cyanobacteria for near-infrared imaging and enhanced bioelectricity generation in living photovoltaics.