Desde los intestinos humanos hasta el fondo del mar : los microorganismos pueblan casi cualquier hábitat, sin importar cuán hostil sea. Su gran variedad de estrategias de supervivencia tiene un enorme potencial en biotecnología. Sin embargo, la mayoría de estos organismos son desconocidos porque no se pueden cultivar. Para hacer un mejor uso de esta «materia oscura microbiana», un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ha desarrollado una «esponja» hecha de silicona porosa y moldeable. Incrustado en un chip, el material absorbe los microorganismos del entorno, que luego se pueden aplicar para futuras investigaciones. Los hallazgos se publican en ACS — Material e interfaces aplicados.

«Es bastante sorprendente que nadie haya pensado en usar silicona médica para el asentamiento de bacterias», dice Christof Niemeyer, profesor de Biología Química en el Instituto de Interfaces Biológicas-1 de KIT. Las ventajas son obvias, señala. El polímero especial utilizado, por ejemplo, para los implantes mamarios, no interactúa con su entorno. Se puede modificar fácilmente, es duradero y económico. Niemeyer y su equipo lo encontraron por casualidad. Los resultados superaron sus expectativas, dice el químico. «El material puede absorber microorganismos del ambiente, sin importar qué tan húmedo o seco esté. Para este propósito, la silicona tuvo que ser procesada hasta obtener una estructura porosa similar a una esponja», explica.

«Captura» de bacterias muy diferentes

Los experimentos revelaron que esta esponja de silicona captura una gran variedad de microorganismos en sus agujeros. En el aire seco de una granja avícola, el equipo identificó especies de Actinobacteriota. Estos microorganismos son necesarios para la producción de antibióticos. Además, se pueden aplicar para producir sustancias para tratar ciertas enfermedades cancerosas. «Con la esponja, podemos atrapar nuevas bacterias que podrían beneficiar a la biomedicina», piensa Niemeyer.

Algo similar sucedió cuando la esponja de silicona se sumergió en una piscina para cultivar lucioperca. Los investigadores encontraron muchas bacterias pertenecientes al grupo de radiación Candidate phyla, muchas más que en el material convencional disponible comercialmente. «Estos microorganismos representan alrededor del 70 por ciento de la materia oscura microbiana, ya que hasta ahora no han sido cultivables», explica la profesora Anne-Kristin Kaster. Con su equipo en el Instituto KIT para Interfaces Biológicas-5, analizó los microorganismos capturados utilizando la última tecnología de secuenciación.

Esponja de silicona producida con sal de mesa

El equipo también demostró que la esponja puede enriquecer bacterias seleccionadas, si se prepara en consecuencia. Por ejemplo, los microorganismos que procesan el glifosato fueron «atraídos» a la esponja usando este pesticida. Y en contacto con muestras de suelo, el material poroso fue colonizado por microbios en unos pocos días.

Para hacer que la silicona médica fuera habitable para los microorganismos, los investigadores tuvieron que procesar el material de una forma nueva. El equipo agregó sal de mesa al polímero, que luego se disolvió nuevamente. Como resultado, se desarrollaron pequeños agujeros conectados por pequeños pasajes. Se obtuvo la estructura esponjosa deseada. Para las aplicaciones, los investigadores luego formaron un «chip». Esta pequeña unidad consta de la misma silicona que la esponja, pero en su forma homogénea en lugar de porosa.

«El chip de silicona, que es la combinación de esponja y chip, se puede producir fácilmente con métodos estándar en casi cualquier tamaño y cantidad», dice Niemeyer. «La sólida herramienta de investigación obtenida se puede utilizar en casi cualquier entorno. Todo indica que este chip es muy adecuado para la investigación sistemática de la materia oscura microbiana. Abre opciones interesantes para el cultivo de microorganismos que no se podían cultivar hasta ahora..»

Los principales autores han presentado una solicitud de patente para el chip de silicona. (yo)