Estas fibras biocatalíticas impresas en 3D eliminan el dióxido de carbono

En el episodio de hoy de "¿Y si?" — ¿Qué pasaría si los astronautas del Apolo 13 tuvieran una impresora 3D? Bueno, por un lado, es posible que hayan podido evitar todo el trabajo con cinta adhesiva y cubiertas de listas de procedimientos para manipular los filtros de hidróxido de litio, al menos si hubieran sabido acerca de estos filtros de CO2 enzimáticos impresos en 3D. Y viajar en el tiempo... probablemente también lo habrían necesitado.

Un poco exagerado, sí, pero la depuración ambiental con CO2 es al menos un caso de uso de lo que [Jialong Shen] y otros, del Departamento de Ingeniería Textil de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, han desarrollado aquí. La estrella del espectáculo no es tanto la impresión 3D, aunque arrojar un aerogel biocompatible y reticularlo con luz ultravioleta sobre la marcha es bastante bueno. Más bien, la clave para desarrollar un textil que restriegue CO2 es la anhidrasa carbónica, o CA, una enzima ubicua que es fundamental para mantener la homeostasis ácido-base. CA es una pequeña enzima ordenada que coordina un ion de zinc en su sitio activo y cataliza de manera eficiente la adición de agua al dióxido de carbono para producir bicarbonato e iones de hidrógeno. Una sola molécula de CA puede catalizar la conversión de hasta un millón de moléculas de CO2 por segundo, lo que lo hace muy atractivo como filtro de CO2.

En el trabajo actual, se usó un aerogel de diacrilato de poli(etilenglicol)/poli(óxido de etileno) (PEG-DA/EO) para atrapar moléculas de CA, manteniéndolas en su lugar en una matriz polimérica para protegerlas de la desnaturalización y al mismo tiempo permitir acceso al CO2 gaseoso. Los polímeros no enlazados se mezclaron con fotoiniciadores y una solución de anhidrasa carbónica y se extruyeron a través de una boquilla fina con una bomba de jeringa. El hilo resultante se limpió con luz ultravioleta de 280 a 450 nm, lo que lo curó al instante. El hilo se enrolla como un monofilamento para tejerlo más tarde o se imprime directamente en una cuadrícula 2D.

El filamento demostró ser bastante bueno en la captura de CO2, logrando eliminar el 24% del gas de una mezcla que pasó sobre él. Lo que es más, la enzima atrapada parece ser bastante estable, sobreviviendo a los lavados con varios solventes y alteraciones físicas como torcer y doblar. Es un desarrollo emocionante en textiles catalíticos, y además de sus usos ambientales obvios, algo como esto podría hacer que los biorreactores baratos a escala industrial sean más fáciles de construir y operar.

Créditos fotográficos: [Sen Zhang] y [Jialong Shen], NC State; [Rachel Boyd], Espectro de noticias 1

[a través de Phys.org]