Un lindo ejemplo de la vida imitando al arte lograron biólogos y bioingenieros de la Universidad de California San Diego al crear un letrero de neón vivo compuesto de millones de células bacterianas que periódicamente fluorescentes y parpadean al unísono como las bombillas. Verdaderos biopixeles.

Para obtener el logro, publicado en al revista Nature, produjeron una proteína fluorescente regulada por los relojes biológicos de las bacterias, luego sincronizaron los relojes de los miles de bacterias dentro de una colonia, para luego sincronizar a miles de colonias de bacterias intermitententemente, es decir, brillar mediante el encendido y apagado al mismo tiempo de las bacterias.

Este poco de arte con bioingeniería para lograr señales luminosas de bacterias no sólo es una representación visual de cómo los investigadores en el nuevo campo de la biología sintética pueden manipular las células vivas, como las máquinas, sino también probablemente llevará a algunas aplicaciones de la vida real.

Usando el mismo método para crear las señales intermitentes, los investigadores diseñaron un simple sensor de bacterias capaces de detectar los niveles bajos de arsénico. En este sensor biológico, la disminución de la frecuencia de las oscilaciones del patrón de las células parpadeando indicaban la presencia y cantidad del veneno arsénico.

Porque las bacterias son sensibles a muchos tipos de contaminantes del medio ambiente y los organismos, los científicos creen que este enfoque podría ser también utilizado para el diseño de biosensores de bajo costo de bacterias capaces de detectar una amplia gama de contaminantes de metales pesados ​​y microorganismos patógenos. Y porque el sensor se compone de microorganismos vivos, se puede responder a los cambios en la presencia o cantidad de las toxinas a través del tiempo a diferencia de muchos sensores químicos.

Este tipo de sensores vivos son interesantes, ya que pueden servir para monitorear continuamente una muestra dada durante largos períodos de tiempo, mientras que la mayoría de los kits de detección se utilizan para la medición de una sola vez.

Debido a que las bacterias responden de diferentes maneras a diferentes concentraciones, variando la frecuencia de su patrón de parpadeo, esto puede proporcionar una actualización continua sobre lo peligroso que una toxina o un patógeno puede ser en un momento dado.

Muchas especies de bacterias se saben que se comunican por un mecanismo conocido como quorum sensing, es decir, la retransmisión entre ellos de pequeñas moléculas para activar y coordinar los distintos comportamientos. Como si fuera un lenguaje químico bacteriano. Otras bacterias son conocidas por interrumpir este mecanismo de comunicación por la degradación de estas moléculas de comunicación.

Pero los investigadores encontraron que el mismo método no puede utilizarse para sincronizar instantáneamente a millones de bacterias de miles de colonias. Es decir, si usted tiene un montón de células oscilante, el tiempo de propagación de la señal es demasiado largo para sincronizar instantáneamente 60 millones de otras células a través de la detección de quórum.

Sin embargo, los científicos descubrieron que mediante la emisión de gases en las colonias, este se comparte entre los miles de otras colonias dentro de un chip de microfluidos especialmente diseñado, lo que permite  sincronizar todos los millones de bacterias en el chip. Las colonias se sincronizan a través de la señal de gas, pero las células se sincronizan a través de la detección del quórum.

Los chips de microfluidos más grandes, contienen desde 50 hasta 60 millones de células bacterianas y son del tamaño de un clip de papel o un cubreobjetos de microscopio. Los chips más pequeños de microfluidos, que contienen aproximadamente 2,5 millones de células, son alrededor de una décima parte del tamaño de los chips más grande.

Cada una de las colonias de bacterias que parpadean comprenden lo que los investigadores llamaron un “biopixel,” un punto de luz individuales al igual que los píxeles en un monitor de computadora o pantalla de televisión. Los chips de microfluidos más grandes tienen cerca de 13.000 biopixeles, mientras que los chips más pequeños contienen alrededor de 500 píxeles.

Loa autores creen que en cinco años, un pequeño sensor de mano se podría desarrollar para tomar las lecturas de las oscilaciones de las bacteria en los chips de microfluidos disponible para determinar la presencia y las concentraciones de diversas sustancias tóxicas y microorganismos patógenos en cualquier muestra.

Referencia

Arthur Prindle, Phillip Samayoa, Ivan Razinkov, Tal Danino, Lev S. Tsimring, Jeff Hasty. A sensing array of radically coupled genetic ‘biopixels’. Nature, 2011; DOI:10.1038/nature10722

El solo imaginar no tener que cargar el teléfono móvil todos los dias y además que solo se cargue en 15 minutos es al parecer un sueño que está bien cerca de realizarse. La batería de ensueño podría estar más cerca a la realidad gracias a la investigación de la Universidad de Northwestern publicada en la revista Advanced Energy Materials.

El equipo de ingeniero creó un electrodo para las baterías recargables de iones -litio – como las que se encuentran en los teléfonos móviles e iPods y que permite que las baterías puedan mantener su carga hasta 10 veces más que la tecnología actual. No solo eso, las baterías con el nuevo electrodo también se pueden cargar 10 veces más rápido que las baterías actuales.

Los investigadores combinaron dos métodos de ingeniería química para abordar los dos principales limitaciones de la batería – la capacidad de energía y la velocidad de carga – de un solo golpe. Además de los mejores de las baterías para los teléfonos celulares y Tablets, la tecnología podría allanar el camino para el desarrollo más eficiente de pequeñas baterías para coches eléctricos.

La tecnología podría ser visto en el mercado en los próximos tres a cinco años, según los investigadores.

Según los ingenieros, incluso después de 150 cargas, lo que equivale a un año o más de funcionamiento, la batería sigue siendo cinco veces más eficaz que las actuales baterías de iones de litio en el mercado hoy.

Las baterías de litio se cargan a través de una reacción química en la que los iones de litio se envían entre dos extremos de la batería, el ánodo y el cátodo. Con la tecnología actual, el rendimiento de una batería de iones de litio es limitado en dos sentidos. Su capacidad de energía – sobre el tiempo que puede mantener la carga – se ve limitada por la densidad de carga, o la cantidad de iones de litio que puede ser embalados en el ánodo o el cátodo. Mientras tanto, la tasa de una carga de la batería – la velocidad a la que se recarga – se ve limitada por otro factor: la velocidad a la que los iones de litio pueden hacer su recorrido desde el electrolito en el ánodo.

En las actuales baterías recargables, el ánodo – hecho de finas capas de láminas de grafeno – sólo puede acomodar a un átomo de litio por cada seis átomos de carbono. Para aumentar la capacidad de la energía, los científicos han experimentado con anterioridad con el reemplazo del carbón por el silicio. El silicio puede acomodar mucho más litio: cuatro átomos de litio por cada átomo de silicio. Sin embargo, el silicio se expande y contrae de manera espectacular en el proceso de carga, causando la fragmentación y la pérdida de su capacidad de carga rápida.

En esta investigación han combinado dos técnicas para combatir estos dos problemas. En primer lugar, para estabilizar el silicio con el fin de mantener la capacidad de carga máxima, intercalaron los grupos de silicio entre las láminas de grafeno. Esto permitió un mayor número de átomos de litio en el electrodo mientras se utiliza la flexibilidad de las hojas de grafeno para adaptarse a los cambios de volumen del silicio durante su uso.

Esta investigación se ha centrado todo en el ánodo; proximamente los investigadores comenzarán a estudiar los cambios en el cátodo que podría aumentar aún más la eficacia de las baterías. También desarrollarán un nuevo sistema electrolítico que permita que la batería se desconecte automáticamente y de forma reversible durante las altas temperaturas, un mecanismo de seguridad que podría ser vital en las aplicaciones para los vehículos eléctricos.

Referencia

Xin Zhao, Cary M. Hayner, Mayfair C. Kung, Harold H. Kung. In-Plane Vacancy-Enabled High-Power Si-Graphene Composite Electrode for Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials, 2011; 1 (6): 1079 DOI: 10.1002/aenm.201100426

Un equipo de investigadores de la Universidad de California y del Instituto de Tecnología de California han desarrollado el material más ligero del mundo. Nada más y nada menos que un metal con una densidad de 0,9 mg / cc, es decir unas cien veces más ligero que el de espuma de poliestireno. EL hallazgo fue publicado en la revista Science.

El nuevo material redefine los límites de los materiales ligeros, debido a su singular “micro-red” de arquitectura celular. Los investigadores fueron capaces de hacer un material que consta por el diseño de 99,99 por ciento aire  y solo 0,01 por ciento de sólidos en la escala de los nanómetros, micrones y milímetros.

El truco consiste en fabricar un entramado de tubos huecos interconectados con un espesor de pared de 1.000 veces más finos que un cabello humano.

La arquitectura del material permite un comportamiento mecánico sin precedentes para un metal, incluida la recuperación completa de la compresión de más de 50 por ciento de la tensión y la absorción de una cantidad de energía extraordinariamente alta.

El nuevo material podría ser utilizado para los electrodos de las baterías y las absorciones acústica, las vibraciones o los golpes de energía.

Referencia

T. A. Schaedler, A. J. Jacobsen, A. Torrents, A. E. Sorensen, J. Lian, J. R. Greer, L. Valdevit, W. B. Carter.Ultralight Metallic Microlattices. Science, 2011; 334 (6058): 962 DOI: 10.1126/science.1211649

Los científicos Richard F. Heck (Universidad de Delaware), Akira Suzuki (Universidad de Hokkaido) y Negishi Ei-Ichi (Universidad de Purdue), compartieron el premio Nobel de Química 2010 por el desarrollo del acoplamiento catalizado por paladio de los compuetos orgánicos.

El átomo de carbono es la columna vertebral de las moléculas en los organismos vivos y suele ser muy estable. Por lo tanto es muy difícil en un laboratorio químico sintetizar moléculas grandes que contienen carbono. En la reacción de Heck, la reacción de Negishi y la reacción de Suzuki, los átomos de carbono se reúnen en un átomo de paladio, que actúa como catalizador. Los átomos de carbono adjuntan al átomo de paladio y se coloca de esa forma lo suficientemente cerca entre sí para que ocurran las reacciones químicas. Esto ha permitido a los químicos poder sintetizar moléculas grandes y complejas que contienen carbono.

La catálisis por paladio es una herramienta precisa y eficaz que se utiliza por los investigadores en todo el mundo, así como en la producción comercial de productos farmacéuticos y de la  industria electrónica.”

Con el fin de crear nuevas sustancias químicas complejas, los químicos deben ser capaces de unir a los átomos de carbono entre sí. Sin embargo, los átomos de  carbono son muy estable y no reacciona fácilmente entre si. Los primeros métodos utilizados por los químicos para unir a los átomos de carbono permitió crear moléculas simples, pero para la síntesis de moléculas más complejas lterminaban con demasiados subproductos no deseados en sus tubos de ensayo.

El acoplamiento cruzado catalizado por paladio resolvió este problema y permitió a los químicos contar con una herramienta más precisa y eficiente de trabajo. En la reacción de Heck, la reacción de Negishi y la reacción de Suzuki, los átomos de carbono se reúnen alrededor de un átomo de paladio, con lo cual su proximidad permite el comienzo de la reacción química.

El acoplamiento cruzado catalizado por paladio se utiliza en la investigación en todo el mundo, así como en la producción comercial de productos farmacéuticos y de moléculas utilizadas en la industria electrónica.

Referencia

The Nobel Prize in Chemistry 2010. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/

Una escama fina de carbón ordinario de sólo un átomo de espesor, se encuentra detrás del Premio Nobel de este año en Física. Los físicos de origen ruso Geim y Novoselov han demostrado que el carbono en esa forma plana tiene propiedades excepcionales que se originan en el mundo de la física cuántica.

El grafeno es una forma de carbono y como material es completamente nuevo. No sólo es el material más delgado jamás descubierto, sino también el más fuerte. Como conductor de la electricidad funciona tan bien como el cobre y como conductor del calor supera a todos los materiales conocidos. Es casi totalmente transparente, sin embargo, tan denso que ni siquiera el helio, el átomo más pequeño de gas, puede pasar a través de él.

Lo más increible es que Geim y Novoselov extrajeron el grafeno de una pieza de grafito (como en los lápices ordinarios) con cinta adhesiva regulare y se las arreglaron para obtener una capo de carbono con un espesor de tan sólo un átomo. Esto en un momento que muchos creían que era imposible que tales materiales cristalinos finos podrían ser estables.

Sin embargo, con el grafeno, los físicos pueden ahora estudiar una nueva clase de materiales de dos dimensiones con propiedades únicas. Además tiene una gran variedad de aplicaciones prácticas, incluida la creación de nuevos materiales y la fabricación de productos electrónicos innovadores. Los transistores de grafeno se prevéen que sean sustancialmente más rápido que los transistores de silicio de hoy y podrían dar lugar a equipos más eficientes.

Dado que es prácticamente transparente y un buen conductor, el grafeno es adecuado para la producción de pantallas transparentes al tacto, paneles de luz, e incluso las celdas solares.

Cuando se mezclan con los plásticos, el grafeno puede convertirlos en conductores de electricidad, haciéndolos más resistentes al calor y resistente mecánicamente. Esta resistencia puede ser utilizado en nuevos materiales súper fuerte, que también son delgadas, elástica y ligera. En el futuro, los satélites, aviones y automóviles pueden ser fabricados de los materiales compuestos nuevos.

Los galardonados de este año han estado trabajando juntos durante mucho tiempo. Konstantin Novoselov, de 36 años, trabajó por primera vez con Andre Geim, de 51 años, como estudiante de doctorado en Hlanda. Posteriormente siguió con Geim al Reino Unido. Ambos originalmente estudiaron y comenzaron sus carreras como físicos en Rusia¡ y ahora ambos son profesores de la Universidad de Manchester.

Referencia

The Nobel Prize in Physics 2010. http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/

Las estructuras son llamadas así por su parecido con ñps domos geodésicos del arquitecto Buckminster Fuller, con anillos entrelazados en la superficie de una esfera parcial. Los “buckyballs” se pensaban que flotan en el espacio, sin embargo su detección hasta la fecha no había sido posible.

“Encontramos lo que ahora son las moléculas más grandes conocidas en el espacio”, dijeron los astrónomos de la Universidad de Western Ontario, Canadá, y el Instituto SETI en Mountain View, California “Estamos particularmente emocionados porque tienen propiedades únicas para convertirse en protagonistas importantes para todo tipo de procesos físicos y químicos en el espacio”.El descubrimiento aparece publicado en línea por la revista Science.

Los buckyballs están hechas de 60 átomos de carbono dispuestos en tres dimensiones en estructuras esféricas. Sus patrones alternativos de hexágonos y pentágonos que coinciden con una típico pelota de fútbol negro y blanco (no como la Jabulani). El equipo de investigación también encontró “el pariente” más alargado de los buckyballs hasta ahora conocido con 70 átomos de carbono. Estas moléculas constan de 70 átomos de carbono y son una forma parecida a una pelota de rugby ovalada. Ambos tipos de moléculas pertenecen a una clase conocida oficialmente como fullerenos.

El equipo encontró inesperadamente las bolas de carbono en una nebulosa planetaria llamada TC 1. Las nebulosas planetarias son los restos de estrellas como el sol, que se despojan de sus capas externas de gas y polvo a medida que envejecen. Una estrella compacta, caliente, o enana blanca, en el centro de la nebulosa se ilumina y calienta las nubes de materia que ha sido derramada.

El buckyballs se encontraron en estas nubes, tal vez reflejando una corta etapa en la vida de la estrella, cuando se muda de una nube de material rico en carbono. Los astrónomos utilizaron la espectroscopia de instrumentos del Spitzer para analizar la luz infrarroja de la nebulosa planetaria y ver las firmas espectrales de las buckyballs. Son difíciles de observar y es muy posible que en un siglo a partir de ahora, los buckyballs podrían ser estar demasiado fríos para ser detectados.

Los datos de Spitzer fueron comparados con datos de mediciones de laboratorio de las mismas moléculas y mostró una combinación perfecta.

“No planeamos para este descubrimiento”, dijeron los autores. “Pero cuando vimos estas firmas espectrales, supimos de inmediato que estábamos buscando en uno de las moléculas más buscadas en el espacio.”

En 1970, el profesor japonés Eiji Osawa predijo la existencia de los buckyballs, pero no se observaron hasta los experimentos de laboratorio en el 1985. Los investigadores simularon las condiciones en las atmósferas de envejecimiento, las estrellas gigantes ricass en carbono, en el que las cadenas de carbono se habían detectado. Sorprendentemente, estos experimentos resultaron en la formación de grandes cantidades de estas moléculas. Las moléculas han sido encontrados en la Tierra en el hollín de velas, las capas de las rocas y los meteoritos.

El estudio de los fullerenos y sus familiares se ha convertido en un campo ocupado de la investigación debido a la fuerza de las moléculas y las excepcionales propiedades química y físicas. Entre las aplicaciones potenciales son la armadura, la administración de fármacos y tecnologías de los superconductores.

Sir Harry Kroto, quien compartió el Premio Nobel 1996 de Química con Bob Curl y Smalley Rick por el descubrimiento de los buckyballs, dijo: “Este descubrimiento emocionante ofrece evidencias convincentes de que la buckyball existen, como he sospechado desde hace tiempo, existe desde tiempos inmemoriales en el oscuros recovecos de nuestra galaxia. ”

Las búsquedas anteriores en las buckyballs en el espacio, en particular alrededor de las estrellas ricas en carbono, nunca tuvo éxito. Un caso prometedor para su presencia en las nubes tenues entre las estrellas fue presentado hace 15 años, por medio de observaciones en longitudes de onda ópticas. Esta conclusión estaba en espera de la confirmación de los datos de laboratorio. Más recientemente, otro equipo del Spitzer dijo haber descubierto indicios de los buckyballs en un tipo diferente de objeto, pero las firmas espectrales que se observaron estaban en parte contaminada por otras sustancias químicas.

Referencia

Jan Cami, Jeronimo Bernard-Salas, Els Peeters, and Sarah Elizabeth Malek. Detection of C₆₀ and C₇₀ in a Young Planetary Nebula. Science, 2010; DOI: 10.1126/science.1192035

Por supuesto que los procedimientos clásicos del conducto radicular han ayudado a prevenir la pérdida de dientes en millones de personas cada año. Durante el procedimiento, el odontólogo remueve la pulpa dolorosa e inflamada que se observa como un tejido blando dentro del diente enfermo o lesionado que contiene nervios y vasos sanguíneos. Biopelículas regenerativaque constribuyan a la entrega de tejidos para reemplazar a la pulpa dental enferma o dañada, tiene el potencial de ofrecer una alternativa revolucionaria a la remoción de la pulpa.

Los científicos divulgaron el desarrollo de una película de, nano-tamaño – sólo 1 / 50, 000 del grosor de un cabello humano – que contiene una sustancia que podría ayudar a regenerar la pulpa dental. Estudios previos muestran que la sustancia denominada alfa-MSH u hormona estimulante de melanocitos alfa  tiene propiedades anti-inflamatorias. Los científicos demostraron en pruebas de laboratorio que alfa-MSH en combinación con un polímero ampliamente utilizado produce un material que combate la inflamación en los fibroblastos de la pulpa dentaria. Los fibroblastos son el principal tipo de célula que se encuentra en la pulpa dental. Las nano-películas que contienen la alfa-MSH también aumentaron el número de estas células. Esto podría ayudar a revitalizar los dientes dañados y reducir la necesidad de un tratamiento de conducto radicular, sugirieron los autores.

Referencia

Fioretti et al. Nanostructured Assemblies for Dental Application. ACS Nano, 2010; 4 (6): 3277 DOI: 10.1021/nn100713m

Los sorprendentes colores que muestran los escarabajos, las mariposas y otros insectos nos han fascinado desde siempre, tanto a los físicos como a los biólogos, pero imitar las superficies llamativas de los más colorido ha resultado muy difícil de alcanzar.

Esto es en parte porque en vez de depender de los pigmentos, los científicos descubrieron que los colores son producidos porque la luz rebota en estructuras microscópicas que están presentes en las alas de los insectos.

Mediante el estudió en pavos reales y en una mariposa Papilio (Papilio blumei), descubrieron que dichas placas en las alas se componen de estructuras microscópicas intrincadas, que se asemejan a la parte interior de un cartón de huevos.

Debido a su forma y el hecho de que se componen de capas alternas de cutícula y de aire, estas estructuras producen intensos colores.

Usando una combinación de procedimientos de nanofabricación – incluyendo el auto-ensamblaje y de deposición de capas atómicas – estos colegas hicieron copias idénticas estructuralmente de las escalas de la mariposa, y estos ejemplares produjeron los mismos colores vivos que las alas de las mariposas.

Según los autores: “Hemos desbloqueado uno de los secretos de la naturaleza y combinamos este conocimiento con el estado de nanofabricación de última generación para imitar los intrincados diseños ópticos que se encuentran en la naturaleza.” Además esto ayuda a los científicos a una mejor comprensión de la física detrás de los colores de estas mariposas “, siendo capaces de imitarlos tenemos prometedoras aplicaciones en la impresión de seguridad.

“Estas estructuras artificiales podrían utilizarse para cifrar la información en la firma óptica en los billetes de banco o de otros objetos de valor para protegerlos contra la falsificación. Todavía tenemos que afinar nuestro sistema pero en el futuro podríamos ver las estructuras basadas en las alas de las mariposas que brillan desde un billete o una nota o incluso nuestros pasaportes “, dijeron los autores.

Curiosamente, la mariposa también puede usar sus colores para el mismo cifrado ya que que aparecen de un color las potenciales parejas, pero de otro color los depredadores.

“Los parches verde brillante en las escalas del ala de estas mariposas tropicales son un magnífico ejemplo del ingenio de la naturaleza en el diseño óptico. Visto con el equipo óptico directamente estas manchas aparecen de color azul brillante, pero a simple vista parecen de color verde.

Referencia

Mathias Kolle, Pedro M. Salgard-Cunha, Maik R. J. Scherer, Fumin Huang, Pete Vukusic, Sumeet Mahajan, Jeremy J. Baumberg, Ullrich Steiner. Mimicking the colourful wing scale structure of the Papilio blumei butterfly. Nature Nanotechnology, 30 May 2010 DOI:10.1038/nnano.2010.101

Científicos de la Compañia MannKind Corporation dijo que la insulina nueva, utiliza la tecnología Tecnosfera ®, una tecnología de suministro que es aplicable a una amplia variedad de otros fármacos que actualmente se inyectan. Como la insulina, estos medicamentos son proteínas que se digieren y se destruyen en el estómago si se toma por vía oral.

Uno de esos productos, MKC-180, es una formulación Tecnosfera ® de una hormona natural que controla el apetito y se está investigando como tratamiento para la obesidad mediante la entrega pulmonar. “Hemos observado en los estudios no clínicos notables reducciones en el consumo de los alimentos” dijeron los autores. MannKind también está evaluando la tecnología de Tecnosfera ® con fármacos que tratan el dolor y la osteoporosis.

“Tecnosfera ® es una Plataforma tecnológica que se basa en nanopartículas formadas por la auto-ensamblaje de una molécula pequeña,” Leona-Bay explicó. “Las drogas pueden ser cargadas en estas partículas, que se secan para formar un polvo seco. Utilizando un dispositivo del tamaño del pulgar, los pacientes inhalar una pequeña cantidad de polvo, equivalente a una pizca de sal. Este polvo se disuelve inmediatamente después de la inhalación y el fármaco se absorbe en el torrente sanguíneo del paciente. Lo más importante es que la droga es absorbida ultra-rápido para que se haga efectiva mucho más rápidamente que una inyección de la misma droga. Para algunas drogas, esta entrega sistémica proporciona distintas ventajas clínicas sobre la inyección, incluyendo los perfiles que coinciden con las respuestas naturales del cuerpo en los procesos como la secreción de la hormona “.

AFREZZA ™ es una insulina humana de origen recombinante y de acción rápiday y su inhalación se utiliza en las comidas para controlar el rápido aumento en los niveles de azúcar en la sangre que se produce en las personas con diabetes inmediatamente después de la ingestión.

Mi amigo Sergio Álvarez debe estar frotándose las manos, cambiar los pinchazos por un inhalador no estaría nada de mal.

Referencias

Peyrot M, Rubin RR. Effect of Technosphere inhaled insulin on quality of life and treatment satisfaction Diabetes Technology & Therapeutics 2010; 12:49-55.

Rosenstock J, Bergenstal R, DeFronzo RA, et. al. Efficacy and safety of Technosphere inhaled insulin compared with Technosphere powder placebo in insulin-naïve type 2 diabetes suboptimally controlled with oral agents.  Diabetes Care 2008; 31:  2177-2182.

Cada célula sintéticas construidas por el NIST por el ingeniero David Lavan y sus colegas tiene una gota de una solución acuosa salina (cloruro de potasio) encerrado en una pared hecha de un lípido, una molécula con un extremo que es atraído por las moléculas de agua, mientras que el otro extremo las repele. Cuando dos de estas “células” entran en contacto, el agua de los lípidos repele los extremos exteriores que forman su tacto creando una doble capa estable que separa a los interiores de las dos células “, como las membranas celulares reales lo hacen.

Hasta aquí nada interesante pero si se modifica la bicapa al insertarle la proteína alfa-hemolisina de la bacteria Staphylococcus aureus. Estas proteínas en la bacteria crean poros que actúan como canales de iones, imitando los poros de una célula biológica. “Esta preferencia permite que los iones positivos o negativos pasen a través de la bicapa y crea un voltaje a través de ella”, dice LaVan. “Podemos aprovechar este voltaje para generar una corriente eléctrica.”

Si las soluciones en las dos células comienzan con diferentes concentraciones de sal, y luego introducimos los electrodos de metal fino en las gotas de agua se crea una pequeña batería: los electrones fluyen a través de un circuito conectado a los electrodos, contrarrestando el flujo de iones a través de los canales. Cuando esto sucede, las concentraciones de iones en las gotitas  se equilibren cuando el sistema descarga su potencial eléctrico.

Una pequeña batería con dos gotas, cada uno con sólo 200 nanolitros de solución, podría suministrar electricidad durante casi 10 minutos. Un sistema más grande, con un volumen total de casi 11 microlitros, puede durar más de cuatro horas. En términos de la energía que puede entregar para un volumen dado, la batería biológica es sólo una vigésima parte eficaz que una batería de plomo-ácido convencional. Pero en su capacidad de convertir la energía química en  eléctrica, la célula sintética tiene una eficiencia de alrededor del 10 por ciento, lo que se compara bien con dispositivos de estado sólido que generan electricidad a partir de fuentes de calor, luz o estrés mecánico – para que las células sintéticas podrían algún día, tome su lugar en la caja de herramientas de la nanotecnología.

Referencia

Xu et al. Synthetic Protocells to Mimic and Test Cell Function. Advanced Materials, 2009; DOI: 10.1002/adma.200901945