Los científicos de la Universidad de Friburgo han desarrollado sistemas de materiales que se componen de componentes biológicos y materiales poliméricos y son capaces de percibir y procesar información. Estos sistemas biohíbridos fueron diseñados para realizar ciertas funciones, como los pulsos de señal de conteo para liberar moléculas bioactivas o fármacos en el momento correcto, o para detectar enzimas y moléculas pequeñas como los antibióticos en la leche. El equipo interdisciplinario presentó sus resultados en algunas de las revistas líderes en el campo, incluso Materiales avanzados y Materiales hoy .

Los sistemas vivos (como las células y los organismos) y los sistemas eléctricos (como las computadoras) responden a diferentes datos de entrada, y tienen diversas capacidades de salida. Sin embargo, la propiedad fundamental que comparten estos sistemas complejos es la capacidad de procesar información. Durante las últimas dos décadas, Los científicos han aplicado los principios de la ingeniería eléctrica para diseñar y construir células vivas que perciben y procesan información y realizan las funciones deseadas. Este campo se llama biología sintética, y tiene muchas aplicaciones interesantes en la medicina, biotecnología, sectores energético y medioambiental.

"Gracias al gran progreso en nuestra comprensión de los componentes y el cableado de los procesos de señalización biológica, ahora estamos en una etapa en la que podemos transferir módulos biológicos de la biología sintética a los materiales, "explica el investigador principal, el profesor Wilfried Weber, de la Facultad de Biología y del Centro BIOSS de Estudios de Señalización Biológica. Un paso fundamental en el desarrollo de estos sistemas de materiales inteligentes fue alinear de manera óptima la actividad de los componentes básicos biológicos. Al igual que las computadoras, La incompatibilidad de los componentes individuales podría bloquear el sistema en general. La clave para superar este desafío fueron los modelos matemáticos cuantitativos desarrollados por el Prof. Jens Timmer y el Dr. Raphael Engesser de la Facultad de Matemáticas y Física.

"Una gran cosa acerca de estos sistemas de materiales sintéticos inspirados en la biología es su versatilidad, "dice Hanna Wagner, primer autor de uno de los estudios y candidato a doctorado en la Spemann Graduate School of Biology and Medicine (SGBM). El concepto de diseño modular presentado en estos estudios proporciona un modelo para la ingeniería de sistemas de materiales biohíbridos que pueden detectar y procesar diversos materiales físicos, señales químicas o biológicas y realizar las funciones deseadas, como la amplificación de señales, el almacenamiento de información, o la liberación controlada de moléculas bioactivas. Por tanto, estos materiales innovadores podrían tener amplias aplicaciones en la investigación, biotecnología y medicina.