Los materiales biológicos naturales exhiben propiedades notables: auto-ensamblado a partir de simples materias primas, control preciso de la morfología, diversas propiedades físicas y químicas, autorreparación y la capacidad de percibir y responder a los estímulos ambientales. A pesar de haber encontrado numerosos usos en la industria y la sociedad humanas, la utilidad de los materiales biológicos naturales es limitada.

En la comunidad científica se debate la cuestión de si podría ser posible programar genéticamente a los microbios para crear materiales biológicos completamente nuevos y útiles. La ingeniería de materiales vivos (ELM, por sus siglas en inglés), una intersección entre la microbiología, la ciencia de los materiales y la biología sintética, tiene como objetivo responder a esta pregunta.

Producción de materiales vivos

Este campo emergente tiene como objetivo aprovechar las impresionantes propiedades de los materiales biológicos naturales, como el patrón autónomo, las diversas propiedades químicas y físicas y la capacidad de sentir y responder al medio ambiente.

Los avances en este campo llevarían a un futuro en el que los materiales con propiedades completamente nuevas podrían ser cultivados por microbios, en lugar de ser fabricados.

Alcanzar este audaz objetivo será un gran desafío que requerirá que las normas que rigen la formación y la función de los materiales biológicos naturales se disciernan y se rediseñen en complejos circuitos genéticos sintéticos.

Hasta la fecha, la complejidad de los sistemas biológicos ELM que podemos diseñar racionalmente sigue siendo muy inferior a la que ha surgido en los materiales biológicos naturales.

Sin embargo, si esta visión se materializa, podría permitir un cambio de paradigma en la producción de materiales, lo que llevaría a un futuro en el que los materiales con propiedades completamente nuevas podrían ser cultivados por microbios, en lugar de ser fabricados.

Camino por recorrer

Los materiales no biodegradables y los procesos de fabricación no sostenibles podrían ser sustituidos por materiales biodegradables que se autoensamblen en condiciones biológicas, alimentados por materias primas y fuentes de energía sostenibles.

La ingeniería de los materiales vivos es un campo emergente en que se conjugan la microbiología, la ciencia de los materiales y la biología sintética.

Los materiales de construcción y los textiles vivos podrían estar dotados de la capacidad de autorrepararse después de sufrir un daño. El tratamiento de las aguas residuales podría llevarse a cabo mediante materiales vivos capaces de detectar e informar simultáneamente de la presencia de toxinas y contaminantes.

Ejemplos como estos pueden parecer inverosímiles, pero cuando consideramos la complejidad de los materiales biológicos naturales, está claro que el factor limitante de estos esfuerzos no es la capacidad innata de la biología, sino nuestra capacidad de diseñar racionalmente estos sistemas.

Si estos objetivos pueden alcanzarse en el futuro sigue siendo una cuestión abierta, pero este campo en crecimiento está dando los primeros pasos para responder a esas preguntas.

Referencia: Engineered Living Materials: Prospects and Challenges for Using Biological Systems to Direct the Assembly of Smart Materials. Advanced Materials, 2018. https://doi.org/10.1002/adma.201704847