una tinta bacteriana para impresión 3d que puede restaurar arrecifes

Mineralización de biocompuestos con tinta bacteriana imprimible en 3D

No todas las bacterias matan. Para los investigadores del Laboratorio de Materiales Blandos de la Escuela de Ingeniería de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), las bacterias pueden restaurar objetos dañados, arquitectura e incluso obras de arte público, como arrecifes marinos y esculturas. Pueden reconstruir aditivos subacuáticos o sellar las grietas de distintos objetos.

Los investigadores han desarrollado una tinta para impresión 3D infusionada con una bacteria llamada Sporosarcina pasteurii. Cuando se expone a una solución que contiene urea, esta bacteria desencadena un proceso de mineralización que produce carbonato cálcico. La tinta cargada de bacterias para impresoras 3D, o BactoInk, como la llaman los investigadores, puede materializar cualquier forma a partir de su estado líquido y mineralizarse, o endurecerse, al cabo de unos días.

‘La impresión 3D está cobrando cada vez más importancia en general, pero el número de materiales que pueden imprimirse en 3D es limitado por la sencilla razón de que las tintas deben cumplir determinadas condiciones de flujo’, explica la directora del laboratorio, Esther Amstad. ‘Por ejemplo, deben comportarse como un sólido en reposo, pero ser extruibles a través de una boquilla de impresión 3D, algo así como el ketchup’.

imagenes courtesía de EPFL | fotos © Eva Baur

Los investigadores creen que su tinta bacteriana para impresión 3D puede producir biocompuestos mineralizados. Con esta técnica se obtienen objetos resistentes, ligeros y respetuosos con el medio ambiente, que pueden adaptarse a diversas aplicaciones, desde el arte a la biomedicina.

El biocompuesto, fuerte y resistente, puede producirse con una impresora 3D estándar y materiales naturales, y puede salir bien sin las temperaturas extremas que suelen requerirse para fabricar cerámica. Los productos finales ya no contienen bacterias vivas, pues se sumergen en etanol al final del proceso de mineralización.

la tinta líquida puede endurecerse y mineralizarse en unos días

Una alternativa a los procesos de restauración

Amstad y los investigadores de la EPFL – Matteo Hirsch, Lorenzo Lucherini, Ran Zhao y Alexandra Clarà Saracho- afirman que anteriormente se han utilizado tintas de impresión 3D que contienen partículas minerales microscópicas para igualar las condiciones de flujo de la impresión. Uno de los problemas es que las estructuras resultantes tienden a ser blandas o a encogerse al secarse, lo que provoca grietas y pérdida de control sobre la forma del producto final.

‘Así que se nos ocurrió un truco sencillo: en lugar de imprimir minerales, imprimimos un andamio polimérico utilizando nuestra BactoInk, que luego se mineraliza en un segundo paso independiente. Al cabo de unos cuatro días, el proceso de mineralización desencadenado por las bacterias del andamio da lugar a un producto final con un contenido mineral superior al 90%’, explica Amstad.

El uso de BactoInk para la producción 3D en el futuro supone varias aplicaciones. La restauración de obras de arte y esculturas dañadas, astilladas o en proceso de renovación puede dejar de ser un problema, ya que la tinta bacteriana puede inyectarse directamente en un molde, una grieta de un jarrón o un desconchón de una estatua.

El uso exclusivo de ingredientes ecológicamente aceptables y la capacidad del método para construir un biocompuesto mineralizado lo convierten en una buena opción para crear corales artificiales que ayuden a reparar arrecifes marinos dañados. En última instancia, la estructura y las propiedades mecánicas del biocompuesto son similares a las del hueso, lo que podría hacerlo atractivo para futuras aplicaciones biomédicas.

BactoInk puede ayudar a regenerar arrecifes marinos dañados

La tinta bacteriana imprimible en 3D es muy versátil

El planteamiento del Soft Materials Lab tiene varias aplicaciones potenciales en una amplia gama de campos, desde el arte y la ecología hasta la biomedicina. Amstad cree que la restauración de obras de arte podría facilitarse enormemente con BactoInk, que también puede inyectarse directamente en un molde o en un lugar determinado: una grieta en un jarrón o un desconchón en una estatua, por ejemplo.

Las propiedades mecánicas de la tinta le confieren la fuerza y la resistencia a la contracción necesarias para reparar una obra de arte, así como para evitar más daños durante el proceso de restauración. El uso exclusivo de materiales respetuosos con el medio ambiente y la capacidad de la tinta para producir un biocompuesto mineralizado también la convierten en un candidato prometedor para la construcción de corales artificiales, que pueden ayudar a regenerar arrecifes marinos dañados.

La biomedicina también es una potencial destinataria de la tinta bacteriana, ya que su estructura de biocompuesto y sus propiedades mecánicas pueden imitar las del hueso. Supone la creación de extremidades y otras partes del cuerpo que necesiten reestructuración.

‘La versatilidad del procesamiento de BactoInk, combinada con el bajo impacto ambiental y las excelentes propiedades mecánicas de los materiales mineralizados, abre muchas posibilidades nuevas para fabricar compuestos ligeros que soporten cargas, más parecidos a los materiales naturales que a los compuestos sintéticos actuales’, afirma Amstad.

Debido a sus propiedades similares a las del hueso, BactoInk también puede utilizarse en biomedicina