La naturaleza ha sido siempre una fuente inagotable de inspiración para el ser humano. Desde la observación de sus patrones y procesos, los científicos han logrado desarrollar innovadoras soluciones que revolucionan various campos. En este sentido, la bionanofabricación es un ejemplo paradigmático de cómo la naturaleza nos da lecciones. Esta disciplina científica se basa en la reproducción de procesos naturales a escala nanométrica, permitiendo la creación de materiales y dispositivos con propiedades únicas y revolucionarias. A continuación, exploraremos cómo la bionanofabricación está inspirada en la vvida y cómo está cambiando el panorama de la ciencia y la tecnología.
- La naturaleza, maestra de la innovación: la bionanofabricación reproduce procesos biológicos
- El descubrimiento de la celulosa bacteriana
- La celulosa bacteriana: una fibra nanométrica
- La revolución de los nanomateriales
- El grafeno: un nanomaterial revolucionario
- Los puntos cuánticos: pequeñas partículas con gran fluorescencia
- El tamaño importa
- La bionanofabricación: aprovechar las herramientas de la naturaleza
- La bionanofabricación como herramienta para mejorar la naturaleza
La naturaleza, maestra de la innovación: la bionanofabricación reproduce procesos biológicos
El grafeno, un mineral seguro y antiaging para todo tipo de pieles, según ensayos de seguridad20M EP.
El descubrimiento de la celulosa bacteriana
En 1886, el químico británico A.J. Brown descubrió que no solo las plantas producen celulosa: ciertas bacterias también son capaces de generar este compuesto que cuenta con múltiples aplicaciones, como la fabricación de papel. Con ojos de hoy, podemos decir que aquel descubrimiento no solo reveló una nueva fuente para la obtención de celulosa, sino que anticipó el hito de que los seres vivos pueden fabricar nanomateriales.
La celulosa bacteriana: una fibra nanométrica
La celulosa bacteriana posee fibras nanométricas: es decir, al menos una de sus dimensiones ocupa entre 1 y 100 nanómetros. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, lo que significa que la diferencia de escala entre el grosor de una de estas fibras y una célula es la misma que la de una célula y una pelota de tenis.
La revolución de los nanomateriales
En las últimas décadas, los nanomateriales han adquirido un gran interés en la investigación científica porque su tamaño ofrece nuevas propiedades y mejoras en comparación con materiales de la misma composición, pero de escala mayor. La nanocelulosa, por ejemplo, combina las propiedades inherentes de la celulosa, como su resistencia o su biocompatibilidad, con características únicas que surgen de sus dimensiones a nanoescala, como una mayor porosidad y capacidad de retención de agua. Esto hace que se utilice en el tratamiento de quemaduras o como soporte de catalizadores.
El grafeno: un nanomaterial revolucionario
Seguramente el nanomaterial más conocido es el grafeno, una lámina casi transparente de solo un átomo de carbono de espesor que es unas 200 veces más resistente que el acero y que ofrece propiedades eléctricas y mecánicas sin precedentes. Su descubrimiento, por el que Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Nobel de Física en 2010, dio pie a una auténtica revolución en la investigación sobre nanomateriales.
Los puntos cuánticos: pequeñas partículas con gran fluorescencia
Los puntos cuánticos, pequeñas partículas con una gran fluorescencia que se utilizan en LEDs y en televisores de alta calidad y bajo consumo, son otro ejemplo de nanomaterial con múltiples aplicaciones.
El tamaño importa
Las mejoras o nuevas funcionalidades de los nanomateriales se deben principalmente a dos razones: el aumento del área superficial y los efectos cuánticos. A medida que reducimos el tamaño de un material, el área superficial aumenta exponencialmente, lo que incrementa los átomos expuestos y afecta a la interacción del material con otras sustancias y a sus propiedades mecánicas.
La bionanofabricación: aprovechar las herramientas de la naturaleza
Un ser vivo produce un nanomaterial mediante el proceso de bionanofabricación. Además de las bacterias productoras de celulosa, un ejemplo fascinante son las bacterias magnetotácticas, que generan imanes nanométricos en su interior para orientarse. Estos organismos que viven en lodo transforman iones de hierro en nanopartículas de magnetita de manera controlada, en condiciones mucho más suaves que las necesarias en un laboratorio.
La bionanofabricación también puede surgir de forma forzada al exponer seres vivos a distintas sustancias químicas. Por ejemplo, si ponemos en contacto iones metálicos con ciertas bacterias, hongos o plantas, estos organismos oxidarán los iones para defenderse y darán lugar a nanopartículas metálicas con aplicaciones en el tratamiento de enfermedades, la fabricación de dispositivos electrónicos y recubrimientos antibacterianos.
La bionanofabricación como herramienta para mejorar la naturaleza
Otro tipo de bionanofabricación es el uso de nanomateriales para mejorar lo que la naturaleza ya prepara. Esto se ha probado en el caso de la seda: según los nanomateriales que añadamos a la dieta de los gusanos que la producen, podremos obtener una seda más resistente, conductora o incluso fluorescente.
Al aprovechar las herramientas de la naturaleza, la bionanofabricación permite controlar mejor las dimensiones de los nanomateriales y reducir los costos, el impacto medioambiental y los riesgos en su fabricación. Y también nos demuestra que la naturaleza ya lo había hecho antes.
Víctor Calvo Peña es investigador en el Instituto de Carboquímica del CSIC.
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