Un estudio, publicado en Advanced Materials el 6 de mayo de 2024, dirigido por investigadores de VTT, presenta un enfoque transformador que integra la biología sintética con el aprendizaje automático avanzado y técnicas computacionales para acelerar significativamente el desarrollo de nuevos biomateriales.
"Al aprovechar el poder de la IA y la biología sintética, hemos logrado afinar y acelerar drásticamente el proceso de diseño de nuevos materiales basados en proteínas, lo que permite el rápido desarrollo de biomateriales con funcionalidades personalizadas, logrando lo que solía llevar años en tan solo meses, con el potencial de reducir aún más este tiempo a minutos", afirma Pezhman Mohammadi, científico investigador principal de VTT y director del estudio.
Al utilizar algoritmos de aprendizaje automático, el equipo de investigación de VTT pudo examinar de manera eficiente miles de estructuras de proteínas para identificar los candidatos más prometedores para la síntesis de laboratorio.
Se espera que los nuevos biomateriales de alto rendimiento a base de proteínas desarrollados mediante este método reemplacen los materiales de origen fósil y aporten propiedades innovadoras para aplicaciones de alta demanda, como inyectables medicinales y materiales inteligentes, por nombrar algunos. La investigación mostró el uso efectivo de estrategias híbridas de diseño biomimético y de novo, combinando conocimientos de las propias capacidades de diseño de la naturaleza para crear materiales innovadores desde cero.
"La biología sintética permite la producción de estructuras complicadas presentes en la naturaleza. A través de este enfoque, no sólo replicamos las extraordinarias propiedades de los materiales naturales, sino que también las mejoramos para satisfacer necesidades funcionales específicas, yendo un paso más allá de la evolución. La capacidad de producir materiales rápidamente con propiedades personalizadas abre nuevos horizontes para la innovación en biotecnología y ciencia de materiales", afirma Pezhman.
La publicación en Materiales Avanzados marca un hito importante en el campo multidisciplinario de la biotecnología de materiales y muestra el potencial de las ciencias integradas para resolver desafíos globales complejos.
El equipo de investigación, que incluye colaboradores de VTT, la Academia Polaca de Ciencias, la Universidad de Temple, la Universidad Tecnológica de Nanyang y la Universidad Aalto, aporta diversos conocimientos en biología, química, física, ciencia de datos, aprendizaje automático, inteligencia artificial y ciencia computacional. Juntos, continúan perfeccionando estas técnicas innovadoras y ampliando sus aplicaciones en un futuro próximo.
"A medida que avanzamos, imaginamos que la fusión de la biotecnología, los procesos de biorrefinería, la automatización, la biología sintética, así como los roles fundamentales del aprendizaje automático y la inteligencia artificial (todos respaldados por la biointeligencia) transformarán dramáticamente la fabricación.
"Este enfoque integral permite el diseño y la producción rápidos y precisos de biomateriales, aprovechando la automatización para agilizar y escalar las operaciones de manera eficiente. La convergencia de todas estas tecnologías no solo acelera la innovación sino que también permite un cambio radical hacia métodos de producción más personalizados y sostenibles en varios sectores. que ofrecen soluciones personalizadas con un impacto ambiental mínimo, revolucionando las prácticas de la industria", dice Pezhman.
El estudio, titulado "Ingeniería acelerada de materiales basados en ELP a través de diseño molecular predictivo biomimético híbrido de novo", demuestra cómo la colaboración de expertos de diversos campos, incluida la biología sintética, la inteligencia artificial, la simulación de dinámica molecular y más, ha llevado a la creación de nuevos biomateriales que sean a la vez sostenibles y altamente funcionales.
Más información: Timo Laakko et al, Ingeniería acelerada de materiales basados en ELP mediante diseño molecular predictivo biomimético híbrido de novo, Materiales avanzados (2024). DOI:10.1002/adma.202312299
Información de la revista: Materiales avanzados
Proporcionado por el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia
