El nuevo biofilm consiste en una lámina delgada de células bacterianas del grosor de una hoja de papel producida naturalmente por una versión modificada de la bacteria Geobacter sulfurreducens. Se sabe que G. sulfurreducens produce electricidad y se ha utilizado anteriormente en "baterías microbianas" para alimentar dispositivos eléctricos. Pero tales baterías requieren que G. sulfurreducens se cuide adecuadamente y se alimente con una dieta constante. Por el contrario, esta nueva biofilm, que puede proporcionar tanta energía, si no más, que una batería de tamaño similar, funciona y funciona continuamente porque está muerta. Y debido a que está muerto, no necesita ser alimentado.
“Estamos ante una tecnología muy emocionante", dice Xiaomeng Liu, estudiante graduado en ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de UMass Amherst y autor principal del artículo. "Es energía verde real y, a diferencia de otras fuentes llamadas de 'energía verde', su producción es totalmente verde".
"Es mucho más eficiente", dice en un comunicado Derek Lovley, profesor de Microbiología en UMass Amherst y uno de los autores principales del artículo. "Hemos simplificado el proceso de generación de electricidad al reducir radicalmente la cantidad de procesamiento necesario. Cultivamos de manera sostenible las células en una biopelícula y luego usamos esa aglomeración de células. Esto reduce las entradas de energía, simplifica todo y amplía las aplicaciones potenciales".
Suministro continuo de electricidad
El secreto detrás de esta nueva biopelícula es que genera energía a partir de la humedad de la piel. "Esta es una enorme fuente de energía sin explotar", dice Jun Yao, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UMass, y el otro autor principal del artículo. Dado que la superficie de nuestra piel está constantemente humedecida con sudor, la biopelícula puede "enchufarse" y convertir la energía atrapada en la evaporación en energía suficiente para alimentar pequeños dispositivos.
"El factor limitante de la electrónica portátil", dice Yao, "siempre ha sido la fuente de alimentación. Las baterías se agotan y deben cambiarse o cargarse. También son voluminosos, pesados e incómodos". Pero un biofilm transparente, pequeño, delgado y flexible que produce un suministro continuo y constante de electricidad y que se puede usar, como una tirita, como un parche aplicado directamente sobre la piel, resuelve todos estos problemas.
Lo que hace que todo esto funcione es que G. sulfurreducens crece en colonias que parecen esteras delgadas, y cada uno de los microbios individuales se conecta con sus vecinos a través de una serie de nanocables naturales. Luego, el equipo recolecta estos tapetes y usa un láser para grabar pequeños circuitos en las películas. Una vez que se graban las películas, se intercalan entre los electrodos y finalmente se sellan en un polímero suave, pegajoso y transpirable que se puede aplicar directamente sobre la piel. Una vez que esta pequeña batería se "enchufa" aplicándola a su cuerpo, puede alimentar dispositivos pequeños.
"Nuestro próximo paso es aumentar el tamaño de nuestros parches para alimentar dispositivos electrónicos más sofisticados que se pueden llevar en la piel", dice Yao. Otro de los objetivos es alimentar sistemas electrónicos completos, en lugar de dispositivos individuales.
