Crédito:Universidad Estatal de Michigan
Una fibra de proteína microbiana descubierta por un científico de la Universidad Estatal de Michigan transporta cargas a tasas lo suficientemente altas como para ser aplicadas en nanotecnologías artificiales.
El descubrimiento, aparece en la edición actual de Informes científicos , describe la fibra proteica de alta velocidad producida por la bacteria Geobacter reductora de uranio. Las fibras son filamentos de proteínas similares a pelos llamados "pili" que tienen la propiedad única de transportar cargas a velocidades de mil millones de electrones por segundo.
"Este nanoalambre microbiano está hecho de una sola subunidad peptídica, "dijo Gemma Reguera, autor principal y microbiólogo de MSU. "Al estar hecho de proteína, estos nanocables orgánicos son biodegradables y biocompatibles. Este descubrimiento abre muchas aplicaciones en nanoelectrónica, como el desarrollo de sensores médicos y dispositivos electrónicos que pueden interactuar con tejidos humanos ".
Dado que las nanotecnologías existentes incorporan metales exóticos en sus diseños, el costo de los nanocables orgánicos también es mucho más rentable, ella añadió.
El funcionamiento de los nanocables en la naturaleza es comparable a la respiración. Células bacterianas como los humanos, tengo que respirar. El proceso de respiración implica sacar electrones de un organismo. Las bacterias Geobacter utilizan los nanocables de proteínas para unir y respirar minerales que contienen metales como los óxidos de hierro y metales tóxicos solubles como el uranio. Las toxinas se mineralizan en la superficie de los nanocables, evitando que los metales penetren en la celda.
El equipo de Reguera purificó sus fibras proteicas, que tienen unos 2 nanómetros de diámetro. Usando el mismo conjunto de herramientas de los nanotecnólogos, los científicos pudieron medir las altas velocidades a las que las proteínas pasaban electrones.
"Son como líneas eléctricas a nanoescala, ", Dijo Reguera." Este también es el primer estudio que muestra la capacidad de los electrones para viajar distancias tan largas, más de un 1, 000 veces lo que se ha probado anteriormente, junto con las proteínas ".
Una fibra de proteína microbiana descubierta por Gemma Reguera de MSU transporta cargas a tasas lo suficientemente altas como para ser aplicadas en nanotecnologías artificiales. Crédito:Kurt Stepnitz
Los investigadores también identificaron trampas de metal en la superficie de los nanocables de proteínas que se unen al uranio con gran afinidad y potencialmente podrían atrapar otros metales. Estos hallazgos podrían proporcionar la base para sistemas que integran nanocables de proteínas para extraer oro y otros metales preciosos. depuradores que se pueden desplegar para inmovilizar uranio en sitios de rehabilitación y más.
Los nanocables de Reguera también se pueden modificar para buscar otros materiales en los que ayudarlos a respirar.
"Las células de Geobacter están produciendo estas fibras proteicas de forma natural para respirar ciertos metales. Podemos utilizar la ingeniería genética para ajustar las propiedades electrónicas y bioquímicas de los nanocables y habilitar nuevas funcionalidades. También podemos imitar el proceso de fabricación natural en el laboratorio para producir en masa en procesos económicos y respetuosos con el medio ambiente, ", Dijo Reguera." Esto contrasta drásticamente con la fabricación de nanocables inorgánicos artificiales, que implican altas temperaturas, solventes tóxicos, aspiradoras y equipo especializado ".
Este descubrimiento vino de escuchar realmente a las bacterias, Dijo Reguera.
"La proteína está recibiendo el crédito, pero no podemos olvidar agradecer a las bacterias que lo inventaron, ", dijo." Siempre es aconsejable volver atrás y preguntarle a las bacterias qué más pueden enseñarnos. En cierto sentido, estamos escuchando conversaciones microbianas. Es como escuchar a nuestros mayores aprendiendo de su sabiduría y llevándola más allá ".
