Imagínese si pudiéramos hacer crecer un edificio de la misma manera que los pólipos de coral crecen en un arrecife, o si las células vivas de nuestra ropa pudieran descomponer el sudor y el olor corporal. Imagínese que las colonias de bacterias en las estaciones espaciales produjeron el filamento para impresoras 3D. Imagínese que los materiales que usamos todos los días pudieran repararse solos.

Suena a ciencia ficción pero Neel Joshi, profesor asociado de química y biología química en Northeastern, cree que tales hazañas se pueden lograr. Y la National Science Foundation está de acuerdo.

Los materiales vivos diseñados, sustancias fabricadas a partir de células reprogramadas o mediante células reprogramadas, podrían mejorar y reemplazar los plásticos. hormigón, y otros materiales que se fabrican actualmente con prácticas de fabricación más estándar, Dice Joshi.

"La huella de carbono de los materiales fabricados para todo nuestro entorno de construcción es enorme, "Dice Joshi. Ser capaz de disminuir eso siguiendo el modelo de cómo la biología construye las cosas será muy importante".

Esta idea, presentado por Joshi y su equipo, ha sido seleccionado como ganador del gran premio en el concurso Idea Machine 2026 de la National Science Foundation, que buscaba "grandes desafíos" para ayudar a dar forma a la agenda de investigación de Estados Unidos en los próximos años. La propuesta del equipo fue uno de los cuatro ganadores del gran premio seleccionados entre cerca de 800 presentaciones.

La idea de usar bacterias para construir cosas no es tan descabellada como parece, Dice Joshi. La industria de la biofabricación ya utiliza microbios para hacer fragancias, vitaminas, productos farmacéuticos, y otras moléculas útiles. Y también hay algunos materiales más grandes que están siendo creados por células vivas.

"Algunos de nuestros plásticos compostables que puede encontrar en la cafetería están hechos de polímeros extraídos de microbios, "Joshi dice." Ese es un paso en la dirección correcta. Pero hay muy pocos ejemplos de ese tipo de materiales, y tampoco cubren realmente la amplia gama de propiedades materiales que desearíamos. La visión real de los materiales vivos diseñados es ir más allá y programar células para fabricar materiales y bienes funcionales directamente. eludiendo las prácticas tradicionales de fabricación ".

Conseguir que las células vivas construyan un material coherente, a diferencia de una molécula, es más desafiante, pero esto sucede con regularidad en la naturaleza. Algunas colonias de microorganismos crean capas similares a pegamento llamadas biopelículas para protegerse (piense en la placa en sus dientes o el limo en una roca de río) y estos mecanismos podrían adaptarse para crear cosas como revestimientos impermeables o materiales similares al plástico.

En la actualidad, producimos alrededor de 300 millones de toneladas de plástico cada año, y la gran mayoría no se recicla. Los plásticos realmente no se descomponen en el medio ambiente, y los investigadores están buscando formas de abordar el creciente problema de los desechos plásticos. Es mucho más probable que los materiales fabricados por células sean biodegradables, Dice Joshi.

"La biología es muy buena para convertir cosas que fueron útiles de una forma en otra forma y reutilizar las mismas materias primas para hacer otra cosa, ", Dice Joshi." Cualquier cosa que hagas a partir de un sistema vivo probablemente será más degradable que el plástico ".

Joshi y sus colegas ya están trabajando en varios materiales nuevos en su laboratorio, incluidas sustancias similares al plástico creadas por bacterias.

"Aprender de la naturaleza ha sido una parte de esta investigación, "dice Avinash Manjula Basavanna, un investigador postdoctoral que se ha centrado en la creación de bioplásticos. "Pero esto es un paso por delante de la biomimetismo típico. Estamos diseñando biología para personalizar los materiales a lo que queramos".

El grupo también está modificando una biopelícula creada por la bacteria E. coli para que tenga diferentes propiedades. La bacteria podría usarse para crear una capa protectora en el intestino de alguien con enfermedad de Crohn o colitis. guiando la cicatrización de lesiones y áreas inflamadas.

"En los próximos 10 años, hablaremos sobre el uso de microbios para producir materiales para diferentes aplicaciones más allá de lo que podemos imaginar en este momento, "dice Anna Duraj-Thatte, un investigador postdoctoral en el laboratorio. "Este es solo el comienzo."