El ADN tiene muchos usos útiles. Almacena el plano del código genético. Ayuda a marcar el comienzo de la evolución de las especies.

También podría potencialmente hacer un más fuerte, cuchara más sostenible, entre otras cosas.

Una colaboración liderada por Cornell está convirtiendo el ADN a partir de materia orgánica, como cebollas, pescado y algas, en geles y plásticos biodegradables. Los materiales resultantes podrían usarse para crear objetos de plástico cotidianos, adhesivos inusualmente fuertes, compuestos multifuncionales y métodos más efectivos para la administración de fármacos, sin dañar el medio ambiente como lo hacen los materiales derivados de la petroquímica.

El papel del equipo, "Transformación de ADN de biomasa en materiales biodegradables de geles a plásticos para reducir el consumo de petroquímicos, "publicado el 11 de mayo en Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

La colaboración está dirigida por Dan Luo, profesor de ingeniería biológica y ambiental en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida. El grupo de Luo ha estado explorando formas de utilizar el ADN de biomasa como material genético y genérico, capitalizando sus propiedades como polímero novedoso.

"Hay muchos, muchas razones por las que el ADN es tan bueno como material genérico, "Dijo Luo." El ADN es programable. Tiene más de 4, 000 nanoherramientas, que son enzimas, que se pueden utilizar para manipular el ADN. Y el ADN es biocompatible. Te comes ADN todo el tiempo. No es tóxico y degradable. Básicamente, puedes convertirlo en abono ".

Quizás la mayor virtud del ADN de la biomasa es su gran abundancia. Se estima que hay 50 mil millones de toneladas métricas de biomasa en la Tierra, y menos del 1% de esa cantidad podría satisfacer la necesidad mundial de plásticos durante un año, según el equipo de Luo. Mientras tanto, Los productos de base petroquímica tienen un impacto tremendo en el medio ambiente, desde la exploración y refinación de petróleo y gas, a la síntesis industrial de plástico, a los millones de toneladas de productos que ensucian la tierra y los océanos sin degradarse.

Si bien la biomasa se ha convertido anteriormente en materiales biodegradables, ese proceso, en el que los polisacáridos como la celulosa se descomponen y resintetizan en polímeros, requiere energía adicional y temperaturas extremas que también ejercen presión sobre el medio ambiente.

El equipo de Luo pasó por alto ese proceso de descomposición y síntesis al desarrollar un método de reticulación de un solo paso que mantiene la función del ADN como polímero sin romper sus enlaces químicos. El proceso es sorprendentemente simple:los investigadores extraen el ADN de cualquier fuente orgánica, como bacterias, algas, orujo de salmón o manzana y disolverlo en agua. Después de ajustar el pH de la solución con álcali, los investigadores añaden diacrilato de polietilenglicol, que se une químicamente con el polímero de ADN y forma un hidrogel.

Luego, el gel se puede deshidratar para producir una variedad de materiales más densos, como plástico y pegamento.

"Es un proceso mucho más simple que la síntesis convencional, "Dijo Luo." Todo el proceso es más factible, más económico y [se puede hacer] a mayor escala, porque no es necesario pretratar el ADN de la biomasa. Simplemente los reticula directamente en plásticos ".

Una ventaja adicional de la reticulación es que los investigadores pueden modificar los nuevos materiales con propiedades inusuales. Por ejemplo, El investigador postdoctoral Dong Wang creó un pegamento que se puede adherir al teflón a menos 20 grados Celsius, una temperatura que congelaría los adhesivos tradicionales a base de agua. Wang también hizo una "flor" de biomasa que incorporaba nanopartículas magnéticas y podía manipularse con un campo magnético.

"La aplicación del producto depende de las propiedades que le demos, "Dijo Luo." Puedes hacerlo luminiscente, que sea conductora o no conductora, hazlo mucho más fuerte. Cualquier cosa que se te ocurra ".

Además de generar de todo, desde juguetes y utensilios hasta ropa y pieles para edificios, Luo dijo que los hidrogeles podrían ser particularmente adecuados para medicamentos de liberación controlada. Los investigadores también pudieron lograr una producción de proteína libre de células que no había sido posible en productos basados ​​en petroquímicos.

"Nuestro método de enlace cruzado es muy general, "dijo Wang, el autor principal del artículo. "Se puede expandir a otros polímeros, otras moléculas ".

El costo de conversión en el entorno actual del laboratorio es de aproximadamente $ 1 por gramo de material, con casi el 90% del gasto destinado al etanol necesario para extraer el ADN de la biomasa. Si se fabrica a escala industrial, Luo estima que el costo se reduciría drásticamente, por cien o incluso mil veces.

Un desafío potencial es obtener cantidades suficientemente grandes de biomasa para extraer el ADN. Los investigadores aún necesitan descubrir cómo controlar la vida útil de los materiales y el tiempo que tardan en degradarse.

"También estamos trabajando para hacer que los materiales de ADN de biomasa sean mucho más funcionales, para fabricar diferentes tipos de materiales, haciéndolos súper fuertes, Super suave, "Dijo Luo." Pero nunca olvidaremos que es un material basado en ADN. Cuando sea posible, queremos aprovechar el papel genético del ADN ".