Investigadores han demostrado un sencillo proceso que consta de un único paso en el que virus modificados genéticamente se colocan solos formando patrones muy ordenados con propiedades distintivas, como color o fuerza. La técnica podría usarse para hacer nuevos aparatos ópticos o andamios biológicos para cultivar tejidos blandos, dientes y huesos.

Los investigadores, dirigidos por Seung-Wuk Lee, profesor de bioingeniería en la Universidad de California, Berkeley (EE.UU.), usaron la técnica para hacer películas estructuradas. “Queremos imitar a la naturaleza y crear muchos tipos de estructuras funcionales con unos bloques de construcción muy sencillos”, afirma.

Este trabajo forma parte de un esfuerzo más amplio por hacer nuevos tipos de materiales usando virus como ladrillos microscópicos. Investigadores del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts, EE.UU.), dirigidos por  Angela Belcher, profesora de ciencia de los materiales e ingeniería biológica, ya habían creado virus que se adherían a materiales inorgánicos -algo que no harían de forma natural- y los habían añadidos a componentes de baterías.

Lee y sus colegas han encontrado una forma de afinar la colocación de virus individuales que crean sofisticadas estructuras con complejos diseños por sí mismos. Usar un único virus como unidad de construcción es “bastante exquisito”, afirma Belcher, porque sus características se pueden modificar genéticamente y puedes añadir muchos materiales distintos y útiles a su superficie. Lo que es aún más importante de la nueva investigación, que se publico en la revista Nature la semana pasada, es la posibilidad de controlar con precisión el automontaje viral, dando lugar a estructuras a gran escala con múltiples niveles de organización. “Está muy bien hecho”, afirma Belcher. “Pueden hacer tantas cosas con un único virus”.

Los investigadores usaron un virus bacteriófago con forma de barra llamado M13 para su trabajo. Empiezan sumergiendo una plancha de cristal plana en una solución salina que contiene los virus. Según sacan el cristal de la solución, despacio y a una velocidad controlada, los virus se configuran espontáneamente sobre la superficie en patrones ordenados. Esta colocación tiene lugar mientras en solvente se evapora. “El autooordenamiento es difícil de lograr de forma sistemática, pero lo que los autores han descubierto muestra un camino potencialmente poderoso para hacerlo”, afirma George Schatz, profesor de química en la Universidad Northwestern (EE.UU.).

Al cambiar la concentración de virus en la solución y la velocidad a la que se saca el cristal, los investigadores pudieron crear películas con diferentes estructuras. Una tiene rayas espaciadas regularmente hechas de paquetes de virus en las que los virus se alinean y se enroscan como  sacacorchos.

La película más compleja tiene una estructura “como los tallarines rizados” que refracta la luz de determinada manera. Distintas velocidades de extracción cambian el espaciado y el ancho de los virus en esta estructura ondulada, mostrando distintos colores. Estas películas podrían usarse de reflectores y filtros de luz como los que hay en las pantallas electrónicas y los aparatos fotográficos. La técnica también podría usarse para fabricar cristales fotónicos y para hacer fotovoltaica orgánica.

Los investigadores también demostraron que el material puede convertirse en un soporte para crear tejidos más complejos. Para conseguir esto, modificaron genéticamente el virus para que expresase ciertas proteínas sobre su superficie, lo que influyó en el crecimiento del tejido. Cultivaron células encima de las películas y descubrieron que las células se alineaban con la microestructura. Aún más, cuando las películas se sumergían en una solución de iones de calcio y fosfato, los iones se mineralizaban sobre la película para formar un material duro parecido al esmalte de los dientes.

“Desarrollar un sistema así que pudiera regenerar el hueso o servir para cultivar materiales para los dientes es muy posible”, afirma Belcher.