Los compuestos poliméricos son duraderos, reemplazos ligeros para madera, metal u otros materiales y se utilizan ampliamente en todo, desde tuberías y postes de servicios públicos hasta aviones y automóviles.

La investigación en la Universidad de Wisconsin-Madison está arrojando nueva luz sobre cómo las bacterias comunes pueden degradar esos materiales.

"Muchos estudios se han centrado en cómo estos materiales poliméricos responderían a condiciones ambientales como la temperatura, humedad o luz ultravioleta, "dice Pavana Prabhakar, un profesor de ingeniería civil y ambiental de la UW-Madison. "Rara vez se han estudiado en el contexto de interacciones microbianas".

Prabhakar y sus colaboradores identificaron cuatro grupos bacterianos que tienen interacciones perjudiciales con el acrilato, ésteres y bisfenol que se encuentran comúnmente en compuestos poliméricos. El grupo, que incluye al profesor de bacteriología de la UW-Madison Karthik Anantharaman y Adam Breister y Muhammad Imam, un técnico de investigación y un investigador postdoctoral en los laboratorios de Anantharaman y Prabhakar, respectivamente, publicaron sus hallazgos recientemente en la revista Materiales de comunicación .

La investigación sobre microorganismos que interactúan con compuestos poliméricos se ha centrado en tipos individuales de microbios cultivados que no son necesariamente comunes en entornos naturales. según Prabhakar. En lugar de, ella y Anantharaman estudiaron los microbios que se encuentran con mayor frecuencia en la naturaleza.

"Queríamos observar toda la diversa comunidad de microbios que existe en el medio ambiente para ver cómo impactan nuestros compuestos poliméricos, "Dice Prabhakar.

La forma en que las bacterias afectan estos materiales puede variar, dice Anantharaman. Algunas bacterias se alimentan directamente de los materiales para consumirlos como compuestos de carbono. Otros tipos de bacterias producen hidrógeno y gases de sulfuro de hidrógeno dentro de los compuestos, que puede debilitar la integridad estructural.

"Lo que hemos observado es que ningún organismo degrada los tres materiales:el acrilato, ésteres y bisfenol, al mismo tiempo, "Dice Anantharaman." Cada uno afecta a un tipo de material, pero al interactuar, pueden degradar todo el material compuesto mucho más rápido ".

Prabhakar y Anantharaman utilizaron la metagenómica, que recupera una amplia gama de material genético directamente de muestras ambientales, para sondear microorganismos que viven en las superficies de compuestos poliméricos en entornos naturales. Prabhakar dice que es la primera vez que la técnica se usa de tal manera y proporcionó una gran ventaja para estudiar comunidades microbianas enteras al mismo tiempo.

Como resultado, la investigación sienta las bases para estudios futuros. Por ejemplo, si los investigadores quieren estudiar el impacto del microbioma en compuestos poliméricos bajo el agua o en tuberías de drenaje, pueden utilizar la plataforma y los métodos del dúo para comprender mejor las interacciones en esos contextos.

Prabhakar, cuyo trabajo está financiado por la Oficina de Investigación Naval, dice que el estudio también puede ayudar a los ingenieros estructurales a comprender los factores estresantes ambientales de los materiales compuestos poliméricos y cómo diseñarlos para resistir la degradación microbiana. Quiere realizar más investigaciones para determinar cómo el microbioma puede, por ejemplo, crear microgrietas.

"Ahora, estamos viendo la degradación general del material, "dice Prabhakar, el Charles G. Salmon Fellow de Ingeniería Estructural. "¿Pero pueden causar factores estresantes localizados además de otros factores estresantes que existen en el medio ambiente? Eso es algo que continuaremos observando".