El pigmento melanina protege la piel humana de la dañina luz ultravioleta (y nos da un bronceado de verano), y es un verdadero tesoro de nuevos materiales y tecnologías. Aunque la melanina se produce de forma natural, el biopolímero complejo solo puede producirse artificialmente a escala industrial mediante procesos costosos y complejos, durante el cual se pierden algunas de las propiedades del compuesto. Hasta la fecha, los procesos para extraer melanina natural de microorganismos tienen bajos rendimientos. Por tanto, no es de extrañar que la melanina sea muchas veces más cara que el oro.

Los investigadores de Empa ahora han desarrollado un método para producir melanina en un proceso simple y altamente escalable. "La melanina es extremadamente estable cuando se expone a las influencias ambientales y es interesante no solo como pigmento, pero también mucho más allá para el desarrollo de materiales compuestos innovadores, "dice el investigador de Empa, Francis Schwarze, del laboratorio de Materiales de Madera y Celulosa de Empa.

En su búsqueda de algo más simple, procesos más baratos para la producción de melanina natural en grandes cantidades, Schwarze y su equipo encontraron un hongo saprofito común que crece en el bosque:Armillaria cepistipes. Su asombroso metabolismo permite al hongo unirse a metales pesados, hacer que la madera brille en la oscuridad, y producir melanina a gran escala. "Hemos seleccionado una cepa prometedora de A. cepistipes que nos permite producir alrededor de 1, 000 veces más melanina que con otros hongos, "dice Schwarze. El truco:A. cepistipes se cultiva en un fluido nutritivo, y en presencia de un precursor, tirosina libera melanina al medio ambiente. "De este modo, hemos desarrollado un método de producción sostenible, que ya no requiere pasos de extracción que requieren mucho tiempo utilizados en procesos microbiológicos anteriores, "explica la investigadora de Empa. En tres meses, A. cepistipes produce alrededor de 20 gramos de melanina.

La producción escalable y sostenible de melanina ahora permite a los investigadores de Empa avanzar en proyectos para desarrollar materiales innovadores para una variedad de aplicaciones industriales. Éstos incluyen, por ejemplo, un sistema para la purificación del agua:dado que la melanina puede unir metales pesados, se puede utilizar para desarrollar nuevos tipos de filtros de agua. "Hemos integrado la melanina en polímeros artificiales como el poliuretano, "explica el investigador de Empa, Anh Tran-Ly. Con el electrohilado, la mezcla de polímero se hiló en fibras ultrafinas para formar membranas. El equipo de Empa descubrió que estas membranas compuestas a base de melanina pueden eliminar hasta el 94% del plomo del agua contaminada.

Tan negro como el ébano

En naturaleza, los hongos utilizan la melanina para protegerse contra otros organismos que compiten por los nutrientes y el espacio en el medio ambiente. Con la nueva tecnología, el pigmento ahora también se puede usar para proteger a comunidades mucho más grandes de la influencia humana:la melanina se puede usar para conservar los bosques tropicales donde crece el ébano de alto precio y muy buscado.

La madera de ébano tropical es particularmente preciosa debido a su color oscuro único. Un método sostenible que mejore la madera nativa de abeto de Noruega a un producto visualmente equivalente podría preservar los bosques tropicales vulnerables. "Cuando la madera de abeto se impregna con una suspensión de melanina, una profunda, se puede producir madera oscura comparable al ébano, "dice el investigador de Empa, Tine Kalac.

Usar melanina para preservar instrumentos musicales raros

Dado que los hongos Armillaria utilizan la melanina como arma contra la competencia, Es lógico utilizar melanina para proteger la madera de los hongos. Para desarrollar un conservante de madera a base de melanina, Los investigadores de Empa están participando en un proyecto interdisciplinario recientemente lanzado apoyado por Innosuisse, la Agencia Suiza de Innovación. El objetivo es reconstruir un instrumento de viento histórico, el serpentino (en inglés:pequeña serpiente).

Junto con la Universidad de Artes y Ciencias Aplicadas del Noroeste de Suiza y el Museo Histórico de Basilea, el socio industrial en el proyecto es la empresa SBerger Serpents en Le Bois (JU), que es responsable de la implementación práctica del proyecto de investigación:la reconstrucción del instrumento. El fundador de la empresa, Stephan Berger, está entusiasmado con el renacimiento de este inusual instrumento:"El serpentino se usó hace más de 400 años, y fue el padrino de instrumentos modernos como el saxofón y la tuba, ", explica. Aunque es un desafío técnico para los músicos dominar el instrumento, el sonido es incomparable, dice Berger. "El serpentino crea sonidos ricos en matices y profundamente conmovedores". Originalmente, el instrumento de viento se utilizó en las iglesias para apoyar el canto porque cubre los registros de la voz humana y, por lo tanto, puede "llevar" un coro.

Aunque la tendencia actual hacia actuaciones históricamente informadas significa que el serpentino tiene una gran demanda, Berger no puede suministrar instrumentos a sus clientes:los instrumentos originales curvados de forma peculiar se han vuelto raros. Porque el instrumento con forma de serpiente, que está hecho de madera de nogal, no solo crea un sonido incomparable, La condensación del aliento de los músicos crea un microclima húmedo que brinda excelentes condiciones para el crecimiento de todo tipo de microorganismos. Por lo tanto, las condiciones para las bacterias y los hongos son favorables para la descomposición de los instrumentos centenarios, destruyendo gradualmente los últimos ejemplares originales.

Las fieles réplicas del serpentino del proyecto de investigación deben protegerse de este daño. Aquí es donde entra la melanina de Empa:"Si podemos usar un conservante de madera a base de melanina, no solo los serpentinos recién construidos pueden protegerse contra la descomposición, ", dice Berger. Otros instrumentos de viento de madera construidos hoy con Las maderas menos resistentes también podrían beneficiarse de un tratamiento de madera tan respetuoso con el medio ambiente. Por lo tanto, la colaboración con el equipo de Empa es emocionante en más de un sentido.