Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

Los bacteriófagos son virus que infectan exclusivamente a bacterias. Básicamente consisten en una moléculas de un ácido nucleico, ADN o ARN, dentro de un recubrimiento proteico. Uno de estos fagos, como también se les llama, es el M13 que tiene una estructura filamentosa (lineal) relativamente simple y que se ha empleado en alguna ocasión en aplicaciones nanotecnológicas.

Ahora, un grupo de investigadores encabezado por Don-Myeong Shin, de la Universidad Nacional de Pusan (Corea del Sur), ha empleado fagos M13 para convertir la presión en electricidad, un descubrimiento que podría ser el inicio del desarrollo de marcapasos y de otros implantes electrónicos que generen su propia energía.

Los generadores piezoeléctricos, es decir, aquellos que convierten la presión en electricidad, son aparatos baratos y muy conocidos: un ejemplo son los encendedores de cocina que se activan presionando un botón y en cuyo extremo aparece una chispa eléctrica. No en vano la piezoelectricidad tiene más de ciento treinta años de historia. Se empleó por primera vez por Marie Curie y su marido Pierre, quien describiera el efecto junto a su hermano Jacques en 1880, en sus investigaciones que desembocaron en el descubrimiento del radio a finales del siglo XIX.

El problema que presentan los generadores piezoeléctricos convencionales para su uso en implantes en humanos, por ejemplo, es que los materiales de los que están hechos no son biocompatibles y, en muchos casos, son tóxicos. De aquí el interés en encontrar generadores piezoeléctricos de origen biológico.

Lo que Shin y sus colaboradores hicieron fue crear nanocolumnas de fagos M13, lo que se consigue introduciendo los fagos en un molde, que emplearon como base para crear nanogeneradores. Cada columna de fagos actúan como un muelle hecho de varios muelles alineados que son las moléculas de ADN: al comprimir el muelle se genera electricidad.

Si bien los fagos M13 como tales funcionan, el equipo de investigadores mejoró su rendimiento usando bioingeniería. Sustituyendo cuatro glutamatos cargados negativamente en una de las moléculas de proteína que recubren el ADN del fago por alaninas, casi se dobla la electricidad (la diferencia de potencial) generada cuando se compara con el recubrimiento del ADN sin alterar. Siguiendo en esta línea los científicos consiguieron triplicar la cantidad inicial, de tal manera que un nanogenerador de fagos podría encender una pantalla de cristal líquido solo con aplicarle presión.

Referencia:

D-M Shin et al (2015) Bioinspired piezoelectric nanogenerators based on vertically aligned phage nanopillars Energy Environ. Sci DOI: 10.1039/C5EE02611C

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance