Un nuevo estudio publicado en Nature Communications describe el desarrollo de un método innovador y escalable para transformar la celulosa bacteriana en materiales multifuncionales de alta resistencia
Crédito: Foto de Jorge Vidal/Universidad Rice.
Scitechdaily.com
Universidad Rice/19 de mayo de 2026
Una técnica de fabricación de celulosa bacteriana de reciente desarrollo podría dar lugar a materiales resistentes y multifuncionales capaces de sustituir a los plásticos.
¿Y si la próxima generación de materiales de alto rendimiento no procediera de una fábrica llena de plásticos derivados del petróleo, sino de bacterias vivas?
Científicos de la Universidad Rice y la Universidad de Houston han desarrollado un nuevo método para transformar la celulosa bacteriana en un material multifuncional ultrarresistente que podría reemplazar a los plásticos en productos que van desde envases hasta dispositivos electrónicos. Sus hallazgos, publicados en Nature Communications , describen un proceso de fabricación escalable que guía a las bacterias para construir estructuras de celulosa altamente organizadas con una resistencia y un rendimiento térmico excepcionales.
Los residuos plásticos siguen siendo un grave problema medioambiental, ya que los plásticos sintéticos se descomponen gradualmente en microplásticos que pueden liberar sustancias nocivas como el bisfenol A ( BPA ), los ftalatos y los carcinógenos. Para explorar una alternativa más sostenible, el equipo liderado por Muhammad Maksud Rahman, profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Houston y profesor adjunto de ciencia de los materiales y nanoingeniería en la Universidad de Rice, se centró en la celulosa bacteriana, uno de los biopolímeros naturales más puros y abundantes del planeta.
“Nuestro enfoque consistió en desarrollar un biorreactor rotacional que dirige el movimiento de las bacterias productoras de celulosa, alineando su movimiento durante el crecimiento”, explicó MASR Saadi, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en ciencia de materiales y nanoingeniería en Rice. “Esta alineación mejora significativamente las propiedades mecánicas de la celulosa microbiana, creando un material tan resistente como algunos metales y vidrios, pero a la vez flexible, plegable, transparente y respetuoso con el medio ambiente”.
Maksud Rahman, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Houston, ha desarrollado un método para convertir la celulosa bacteriana, un material biodegradable, en un material multifuncional con potencial para reemplazar el plástico. Crédito: Universidad de Houston
Controlar el movimiento bacteriano para mejorar la resistencia del material.
Las fibras de celulosa bacteriana normalmente crecen de forma aleatoria, lo que limita su resistencia y rendimiento. Mediante el uso de dinámica de fluidos controlada dentro de un biorreactor especialmente diseñado, los investigadores alinearon las nanofibrillas de celulosa durante el crecimiento, produciendo láminas con resistencias a la tracción de hasta 436 megapascales.
El equipo también incorporó nanohojas de nitruro de boro durante la síntesis, creando un material híbrido con una resistencia aún mayor, de aproximadamente 553 megapascales. El material modificado también mostró mejores propiedades térmicas, disipando el calor tres veces más rápido que las muestras de control.
Científicos de la Universidad Rice y de la Universidad de Houston han desarrollado un método innovador y escalable para transformar la celulosa bacteriana en materiales multifuncionales de alta resistencia. Crédito: Vídeo de Jorge Vidal/Universidad Rice.
“Este enfoque de biosíntesis dinámica permite la creación de materiales más resistentes y con mayor funcionalidad”, afirmó Saadi. “El método facilita la integración de diversos aditivos a nanoescala directamente en la celulosa bacteriana, lo que posibilita la personalización de las propiedades del material para aplicaciones específicas”.
Shyam Bhakta de la Universidad Rice contribuyó a los aspectos biológicos de la investigación. Otros colaboradores fueron Pulickel Ajayan, Matthew Bennett y Matteo Pasquali.
Una plataforma escalable para biomateriales multifuncionales
“El proceso de síntesis es esencialmente como entrenar a un grupo de bacterias disciplinadas”, explicó Saadi. “En lugar de que las bacterias se muevan al azar, les indicamos que se muevan en una dirección específica, alineando así con precisión su producción de celulosa. Este movimiento disciplinado y la versatilidad de la técnica de biosíntesis nos permiten diseñar simultáneamente tanto la alineación como la multifuncionalidad”.
MASR Saadi, estudiante de doctorado en la Universidad Rice, y Muhammad Maksud Rahman, profesor en la Universidad de Houston, han liderado un equipo de investigadores que ha desarrollado un enfoque innovador y escalable para transformar la celulosa bacteriana en materiales multifuncionales de alta resistencia. (Foto de Jorge Vidal/Universidad Rice) Crédito: Foto de Jorge Vidal/Universidad Rice
Dado que el proceso es escalable y se completa en un solo paso, los investigadores creen que podría utilizarse en una amplia gama de industrias. Entre las posibles aplicaciones se incluyen materiales estructurales, sistemas de gestión térmica, embalaje, textiles, electrónica sostenible y tecnologías de almacenamiento de energía.
«Este trabajo es un excelente ejemplo de investigación interdisciplinaria en la intersección de la ciencia de los materiales, la biología y la nanoingeniería», añadió Rahman. «Prevemos que estas láminas de celulosa bacteriana, resistentes, multifuncionales y ecológicas, se generalizarán, sustituyendo a los plásticos en diversas industrias y contribuyendo a mitigar el daño ambiental».
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Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias (2234567), el Fondo para la Silvicultura y las Comunidades de los Estados Unidos (23-JV−11111129-042) y la Fundación Welch (C-1668). El contenido de este documento es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente la opinión oficial de las organizaciones e instituciones financiadoras.
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Referencia:
“Nanomateriales 2D inducidos por flujo de celulosa bacteriana alineada intercalada” por MASR Saadi, Yufei Cui, Shyam P. Bhakta, Sakib Hassan, Vijay Harikrishnan, Ivan R. Siqueira, Matteo Pasquali, Matthew Bennett, Pulickel M. Ajayan y Muhammad M. Rahman, 1 de julio de 2025, Nature Communications .
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