Traducción del artículo 'Electronics Go Viral', de Robert F. Service, publicado en Science

Algunos virus causan enfermedades, pandemias y muerte. Pero los científicos han encontrado la forma de dar un uso positivo al menos a un tipo de virus. Un equipo de investigadores ha controlado los virus bacteriófagos para convertir energía mecánica en electricidad. La carga de energía de los virus todavía no tiene suficiente fuerza para permitir que funcione su celular o su iPod. Pero ya que estos microbios son inofensivos para los humanos, algún día demostrarán ser útiles para poner a funcionar sensores médicos dentro de nuestro cuerpo.

Investigadores han usado este virus bacteriófago para generar electricidad a partir de la energía mecánica.

Los aparatos que convierten la energía mecánica en electricidad, o viceversa, no son una novedad. Se basan en la piezoelectricidad, descubierta en 1880 y que es propiedad de algunos cristales, las proteínas y el ADN. Los materiales piezoeléctricos están formados por moléculas que tienen mayor carga positiva en un extremo. Estas moléculas se unen en un arreglo repetitivo, con el extremo positivo en un lado y el negativo en el opuesto. Al comprimir el material, se incrementa la polarización y se genera un voltaje que se puede usar para mover algo. A la inversa: con electricidad se puede cambiar la forma de un material piezoeléctrico. Hoy en día, la piezoelectricidad se usa para los encendedores electrónicos, en microscopios de efecto túnel y otros aparatos.

La mayoría de los generadores piezoeléctricos en uso están hechos de un material cerámico, el circonato titanato de plomo (PZT). El PZT es tóxico, así que en años recientes, los investigadores han estado desarrollando alternativas no tóxicas, como el óxido de cinc. Pero algunas opciones son caras y su desarrollo resulta un desafío. Por lo tanto, Seung-Wuk Lee, un bioingeniero, y sus colegas en la Universidad de California y en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley decidieron investigar si los virus podían ser de utilidad.

La idea no es tan ridícula como parece. Cuando Seung-Wuk Lee era alumno de la Universidad de Texas, en Austin, desarrolló virus bacteriófagos que se pudieran ligar a tipos específicos de semiconductores inorgánicos de nanopartículas. Lee sabía que el ADN y algunas proteínas -los bloques de construcción de los virus bacteriófagos- son piezoeléctricos. Así, él y su equipo continuaron buscando virus bacteriófagos piezoeléctricos. Encontraron uno, el bacteriófago M13, cuya capa externa, estrecha y tubular, consiste en 2700 copias de una proteína en forma de barra con carga positiva en un extremo y negativa en el otro. Las proteínas de los bacteriófagos se juntan con los extremos positivos hacia el núcleo vacío, lo cual permite que se unan al ADN negativo que los virus bacteriófagos inyectan a las bacterias durante una infección.

Para probar si los bacteriófagos pueden producir energía, Lee y sus colegas manipularon genéticamente las proteínas del virus para que albergaran copias adicionales de un aminoácido con carga negativa llamado glutamato. Añadieron glutamatos al extremo con carga negativa de la proteína para aumentar su carga negativa y sus propiedades piezoeléctricas. Para construir un generador, los investigadores extendieron estas capas virales compuestas de millones de bacteriófagos encima de un electrodo. Los bacteriófagos se organizan a sí mismos naturalmente aplanándose uno al lado de otro y apuntando todos en la misma dirección.

El equipo de Berkeley dispuso varias capas virales una encima de la otra para incrementar el efecto piezoeléctrico y taparon el montón con un segundo electrodo. Como los investigadores reportaron esta semana en Nature Nanotechnology, al presionar con un dedo el electrodo superior, los virus bacteriófagos en capas generaron una corriente eléctrica suficiente para encender el primero de una fila de cristales líquidos.

El nuevo generador produce mucha menos energía que los aparatos piezoeléctricos convencionales. Sin embargo, Zhong Lin Wang, científico de materiales del Instituto de Tecnología de Georgia, en Atlanta, dice: 'Esto muestra la posibilidad de expandir el nanogenerador en bioestructuras, lo cual puede ser importante para usos médicos y biológicos' tales como sensores implantables para diagnosticar niveles de azúcar en los diabéticos. En un esfuerzo para hacer posible esto, Lee y sus colegas están trabajando en dirigir la evolución de los virus para hacerlos mejores productores de electricidad.