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Las placas de circuito baratas, livianas, flexibles y robustas son fundamentales para la electrónica portátil, entre otras aplicaciones. En el futuro, esos componentes electrónicos podrían imprimirse en circuitos flexibles hechos de cultivos bacterianos utilizados para hacer la popular bebida de té negro fermentado llamada kombucha, según un artículo reciente publicado en el servidor de preimpresión arXiv.
Como informamos anteriormente, hacer kombucha simplemente requiere combinar té y azúcar con un cultivo de kombucha conocido como SCOBY (cultivo simbiótico de bacterias y levaduras), también conocida como la «madre», también conocida como hongo de té, hongo de té o Hongo de Manchuria. Es similar a un iniciador de masa fermentada. Un SCOBY es una colección firme, similar a un gel, de fibra de celulosa (biopelícula), cortesía de las bacterias activas en el cultivo que crean el caldo de cultivo perfecto para que florezcan la levadura y las bacterias. Disuelva el azúcar en agua hirviendo sin cloro, luego sumerja algunas hojas de té de su elección en el agua caliente con azúcar antes de desecharlas.
Una vez que el té se enfríe, agregue el SCOBY y vierta todo en un vaso de precipitados o frasco esterilizado. Luego cubra el vaso de precipitados o el frasco con una toalla de papel o una gasa para evitar la entrada de insectos, déjelo reposar durante dos o tres semanas, ¡y listo! Tienes tu propia kombucha casera. Un nuevo SCOBY «hijo» estará flotando justo en la parte superior del líquido (técnicamente conocido en esta forma como una película).
Más allá de la popularidad de la bebida, los cultivos de kombucha prometen ser un biomaterial útil. Por ejemplo, en 2016, una profesora de indumentaria, comercialización y diseño del estado de Iowa llamada Young-A Lee llamó la atención por su investigación de prueba de concepto en el uso de SCOBY seco como un sustituto de cuero sostenible para ropa, zapatos y zapatos biodegradables a base de SCOBY. o bolsos de mano. En 2021, los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts y el Imperial College de Londres crearon nuevos tipos de «materiales vivos» resistentes que algún día podrían usarse como biosensores, ayudando a purificar el agua o detectar daños en los materiales de embalaje «inteligentes». Los experimentos realizados el año pasado por investigadores de la Universidad Tecnológica de Montana (MTU) y la Universidad Estatal de Arizona (ASU) mostraron que las membranas cultivadas a partir de cultivos de kombucha eran mejores para prevenir la formación de biopelículas, un desafío importante en la filtración de agua, que las membranas comerciales actuales.
«Hoy en día, la kombucha está emergiendo como un candidato prometedor para producir textiles sostenibles que se utilizarán como bio wearables ecológicos», dijo a New Scientist el coautor Andrew Adamatzky, de la Universidad del Oeste de Inglaterra en Bristol. “Veremos que las esteras de kombucha secas, y con suerte vivas, se incorporarán en dispositivos portátiles inteligentes que amplían la funcionalidad de la ropa y los dispositivos. Proponemos desarrollar prendas ecológicas inteligentes que son una convergencia de materia biológica muerta y viva”.
Andrew Adamatzky et al., 2023
Adamatzky fue coautor de un artículo de 2021 que demostraba que las esteras de kombucha vivas mostraban actividad eléctrica dinámica y respuestas estimulantes, así como un artículo del año pasado que describía el desarrollo de un guante reactivo bacteriano para servir como un dispositivo de detección electrónico vivo. Inspirado por el potencial de las alfombrillas de kombucha para la electrónica portátil, él y sus últimos coautores han demostrado ahora que es posible imprimir circuitos electrónicos en las alfombrillas SCOBY secas.
El equipo usó bacterias kombucha de origen comercial para hacer crecer sus esteras, luego secó al aire los cultivos en plástico o papel a temperatura ambiente. Las alfombrillas no se rompen con facilidad y no se destruyen fácilmente, incluso cuando se sumergen en agua durante varios días. Uno de los tapetes de prueba incluso sobrevivió a temperaturas de horno de hasta 200 °C (392 °F), aunque los tapetes se quemarán cuando se expongan a una llama abierta. Adamatzky y otros. pudieron imprimir circuitos de polímero conductor en las esteras de kombucha secas con una impresora de chorro de aerosol y también probaron con éxito un método alternativo de impresión 3D de un circuito a partir de una mezcla conductora de poliéster y cobre. Incluso podían unir pequeños LED a los circuitos con un adhesivo epoxi enriquecido con plata, que seguían funcionando después de haber sido doblados y estirados repetidamente.
Según Adamatzky y otros., a diferencia de las esteras vivas de kombucha con las que trabajó anteriormente, las esteras SCOBY secas no son conductoras, lo que limita la corriente eléctrica al circuito impreso. Los tapetes también son más livianos, económicos y flexibles que las alternativas de cerámica o plástico. Las aplicaciones potenciales incluyen monitores portátiles de frecuencia cardíaca, por ejemplo, y otros dispositivos basados en kombucha. «La investigación futura se centrará en la impresión de circuitos funcionales avanzados, capaces de detectar, y tal vez reconocer, estímulos mecánicos, ópticos y químicos», concluyeron los autores.
DOI: arXiv [preprint]2023. 10.48550/arXiv.2302.03984 (Acerca de los DOI).