El campo de los materiales vivos híbridos de ingeniería busca emparejar organismos vivos con materiales sintéticos para generar materiales biocompuestos con función aumentada, ya que los sistemas vivos pueden proporcionar un comportamiento altamente programable y complejo. Por lo general, los materiales vivos de ingeniería se han fabricado utilizando técnicas en ambientes acuosos benignos, lo que limita su aplicación. En este trabajo se demuestra la fabricación de biocompuestos en la que las esporas de bacterias degradadoras de polímeros se incorporan a un poliuretano termoplástico mediante extrusión de fusión a alta temperatura. Las bacterias se diseñan utilizando la evolución adaptativa de laboratorio para mejorar su tolerancia al calor y garantizar una supervivencia celular casi completa durante la fabricación a 135 °C. Además, las propiedades generales de tracción de los poliuretanos termoplásticos rellenos de esporas se mejoran sustancialmente, lo que resulta en una mejora significativa de la tenacidad. Los biocompuestos facilitan la desintegración en el compost en ausencia de un entorno rico en microbios. Finalmente, las esporas incrustadas demuestran una función programada racionalmente, expresando proteína verde fluorescente. Esta investigación proporciona un método escalable para fabricar materiales biocompuestos avanzados en procesos industrialmente compatibles.
Conclusión
Este trabajo se centró en abordar el destino de las TPU en la naturaleza. El compost esterilizado en autoclave simuló el suelo o el vertedero con una actividad biológica marginal, mientras que el compost no tratado fomentó una condición microbianamente activa para la biodegradación del TPU. En ambas condiciones, BC TPUHST logró una biodegradación superior al 90% a 37 °C en 5 meses, independientemente de la actividad microbiana del sustrato de degradación. Este resultado mostró que el contenido de nutrientes y humedad era suficiente para facilitar la biodegradación. En otras palabras, las esporas incrustadas en la matriz de TPU desencadenaron y facilitaron la biodegradación de TPU con una intervención mínima. En comparación, la mayoría de los informes han probado la degradación de los TPU en condiciones especiales78, 79, 80, 81, 82, 83, que a menudo no reflejan el destino realista de los residuos de polímeros.
En conclusión, la incorporación de esporas bacterianas presenta interesantes oportunidades para la introducción de células vivas como rellenos poliméricos renovables en procesos industriales. Este enfoque innovador combina metodologías de ingeniería evolutiva y genética y muestra potencial para diversas aplicaciones en el avance de materiales biocompuestos.
Tomado y traducido del Repositorio de la Revista Nature.
Enlace: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47132-8#Sec9
