Proteínas artificiales producidas por bacterias para los LED del futuro

Los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) se componen de un chip emisor azul y un filtro basado en tierras raras que transforma la luz azul en otra blanca que usamos en nuestras casas.

Pero estos filtros no convierten la luz azul de forma eficiente, produciendo problemas en la vista de los niños y afectando el ritmo circadiano (trastornos del sueño) en los adultos. Además, no se reciclan y se espera que se agoten las reservas naturales de la materia prima en 10-15 años si la producción de LED aumenta. Las tierras raras, como indica su nombre, son escasas.

En este contexto, un consorcio europeo de investigadores ha comenzado el proyecto ENABLED (Engineering of Artificial fluorescent proteins for Bilogical Light Emitting Diodes), que propone reemplazar esos filtros por otros alternativos inspirados en lo que utiliza la naturaleza debajo del mar.

Multitud de animales marinos producen luz de alta potencia para comunicarse, cazar o protegerse, usando filtros de proteínas. El principal problema es sacar esa biotecnología del agua del mar y llevarla a nuestros dispositivos de iluminación que no quieren nada de agua.

Un grupo de investigación de IMDEA Materiales (España), que coordina el proyecto bajo la dirección de Rubén D. Costa, ya ha conseguido estabilizar o empaquetar proteínas de este tipo en plásticos sin que pierdan sus excelentes propiedades luminiscentes. Esta nueva tecnología se llama bioLED.

Proteínas fluorescentes (derecha) en un bioLED (izquierda). (Foto: IMDEA Materiales)

“Con proteínas naturales hemos llegado a prestaciones de seis meses de estabilidad y eficiencias altas y aún nos queda mucho que hacer, pero otra aproximación es crear nuevas proteínas fluorescentes para iluminación”, apunta Costa.

Esta segunda opción es la que se plantea en ENABLED: ¿se pueden evolucionar las proteínas para nuestras necesidades de iluminación? El equipo europeo trabaja en el desarrollo de nuevas proteínas diseñadas genéticamente y preparadas por bacterias, como E. coli, para crear la nueva generación de bioLED con prestaciones mejoradas.

“El objetivo es crear una nueva generación de filtros de color basados en proteínas fluorescentes mejoradas genéticamente para llegar a las prestaciones que se necesita para la iluminación LED”, apunta Costa.

“Estas proteínas artificiales –añade– englobarán lo mejor de la (foto y térmica)estabilidad de los emisores artificiales y la protección de los esqueletos proteicos que se podrán incluir en el código genético para que los podamos producir de forma ecológica y sostenible usando bacterias”.

Este proyecto multidisciplicar se considera una de las acciones pioneras donde la biología sintética se pone al servicio del progreso de la iluminación artificial. Está financiado por la Comisión Europea a través de la convocatoria de Tecnologías Emergentes Futuras (FET) del programa marco europeo de I+D Horizonte 2020, cuenta con un presupuesto de 2,6 millones de euros y tiene una duración de 3 años.

Además de IMDEA, en el consorcio de ENABLED participan otros cinco socios: CIC-biomaGUNE y la Universidad de Oviedo en España, la Universidad de Turín y la compañía ABIEL en Italia y la Universidad Tecnológica de Graz en Austria. En conjunto incluye a grupos de biocomputación, teoría, ingeniería bioquímica, química, biología sintética y optoelectrónica.

“En pocas palabras, nuestro objetivo final es que las bacterias como E. coli estén modificadas genéticamente para producir los filtros de luz que usaremos en la próxima generación de bioLED”, concluye Costa. (Fuente: IMDEA)