Nanocódigo de barras para células vivas

Usar códigos de barras para etiquetar e identificar artículos de uso diario es cada vez más usual. No lo es tanto llevar esos códigos de barras a una escala nanométrica de modo que puedan usarse dentro de las células vivas para etiquetar, identificar y rastrear los componentes básicos de la vida. En el artículo Nanorods with multidimensional optical information beyond the diffraction limit realizado por investigadores de la Universidad de Tecnología de Sydney (UTS) y publicado en Nature communications, se explica el desarrollo de un método de crecimiento de nanocristales que controla la dirección del crecimiento, produciendo capas delgadas atómicas programables, nanobarras con códigos de barras arbitrarios y con uniformidad morfológica. El resultado son millones de diferentes tipos de códigos de nanobarras que pueden formar una "biblioteca" para futuras aplicaciones de detección en la nanoescala.

Crédito: Universidad de Tecnología de Sydney. Nature communications 

Las estructuras inorgánicas son rígidas y es fácil controlar la precisión de la composición, el grosor y la distancia entre los diferentes segmentos funcionales para códigos de barras geométricos más allá del límite de difracción óptica. Por ser química y ópticamente estables, los códigos de barras nanoscópicos se pueden utilizar como portadores para la administración y el seguimiento de fármacos en la célula. Tales estructuras de códigos de barras son de interés en una variedad de aplicaciones como nanoportadores de información para biotecnología, ciencias de la vida y almacenamiento de datos en general. Los dispositivos también se pueden utilizar en la lucha contra la falsificación de alto nivel de seguridad cuando se mezclan diferentes lotes de ellos con tintas obteniéndose productos de alto valor de autenticación.

Lectura complementaria:

Nanoscopic barcodes set a new science limit

Células vivas impresas para producir etanol.

Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), publicaron el artículo Direct Writing of Tunable Living Inks for Bioprocess Intensification en la revista Nano Letters, en el cual explican la utilización de células vivas impresas en 3D para convertir la glucosa en etanol y dióxido de carbono; una tecnología capaz de conducir a una alta  eficiencia  biocatalítica. 

Crédito: Lawrence Livermore National Laboratory

La bioimpresión de células de mamíferos vivos en complejos andamios 3D ha sido ampliamente estudiada y demostrada para aplicaciones que van desde la regeneración de tejidos hasta el descubrimiento de fármacos y la implementación clínica. Además de las células de mamíferos, existe un interés creciente en la impresión de microorganismos funcionales como biocatalizadores. Los microorganismos se utilizan ampliamente en la industria para convertir las fuentes de carbono en productos químicos valiosos para productos finales con aplicaciones en la industria alimentaria, la producción de biocombustibles, el tratamiento de residuos y la biorremediación. El uso de microbios vivos en lugar de catalizadores inorgánicos tiene ventajas por su autoregeneración, bajo costo y especificidad catalítica. El equipo imprimió células de levadura biocatalíticas vivas liofilizadas (Saccharomyces cerevisiae) en estructuras porosas 3-D. Las geometrías de ingeniería únicas permitieron a las células convertir la glucosa en etanol y CO₂ de manera muy eficiente. La nueva biotinta genera estructuras impresas autosuficientes, con alta resolución, densidades de células ajustables, a gran escala, alta actividad catalítica y viabilidad a largo plazo. Más importante aún, si se usan células de levadura modificadas genéticamente, también se pueden producir productos farmacéuticos, químicos, alimentos y biocombustibles de gran valor.  Las geometrías 3D impresas biológicamente desarrolladas en el citado trabajo podrían servir como una plataforma versátil de procesos de bioconversión para la producción de productos de alto valor o aplicaciones de biorremediación. Esta tecnología proporciona control sobre la densidad celular, la colocación y la estructura en un material vivo. La capacidad de ajustar estas propiedades se puede utilizar para mejorar las tasas de producción y los rendimientos. Esta es la primera utilización de la impresión 3D de células vivas inmovilizadas para crear reactores químicos. El enfoque promete hacer que la producción de etanol sea más rápida, barata, limpia y  eficiente. 

Información complementaria:

Direct Writing of Tunable Living Inks for Bioprocess Intensification.