En un avance que fusiona biología molecular e ingeniería de materiales, investigadores vascos han creado proteínas conductoras ensambladas como piezas de LEGO en laboratorio. Estas estructuras prometen revolucionar el almacenamiento de energía y los dispositivos médicos implantables, al combinar conducción iónica con biocompatibilidad y sostenibilidad. Publicado en la revista Advanced Materials y reproducido por el portal SINC, el estudio demuestra que estas proteínas pueden actuar como materiales sólidos que almacenan y liberan energía de forma eficiente, una rareza en sistemas biológicos.
El trabajo, liderado por Aitziber López Cortajarena (CIC biomaGUNE), Reyes Calvo (BCMaterials) y Maica Morant (CIC energiGUNE), forma parte del proyecto europeo e-PROT, enfocado en materiales inspirados en la biología. El equipo utilizó un andamiaje proteico modular llamado CTPR (consensus tetratricopeptide repeat), estable y fácilmente modificable. Mediante ingeniería genética, incorporaron aminoácidos con carga eléctrica —como glutámicos— para potenciar la movilidad de protones y mejorar la conducción iónica.
Los resultados son impactantes: las proteínas modificadas resultan hasta diez veces más conductoras que las originales. La adición controlada de sal, actuando como dopante, facilita el movimiento de iones. Los experimentos revelan un transporte eléctrico basado en protones y sales, con canales ordenados en la estructura interna que permiten un flujo eficiente de cargas.
Estas proteínas mantienen su integridad al formar películas delgadas, generando materiales robustos y térmicamente estables. Con ellas, los científicos fabricaron un prototipo de supercondensador donde la película proteica sirve como separador y electrolito. El dispositivo almacena y libera energía rápidamente, superando en capacidad y estabilidad a supercondensadores convencionales con electrolitos líquidos, sin recurrir a materiales tóxicos o difíciles de reciclar.
“En este momento, el ámbito de los dispositivos bioelectrónicos puede beneficiarse de gran manera de estas proteínas conductoras debido a su naturaleza biocompatible y su capacidad demostrada de interaccionar con células vivas”, explica Aitziber López Cortajarena a SINC.
Morant añade: “Demuestra además su gran potencial en almacenamiento de energía, especialmente en supercondensadores, donde además de almacenar y liberar energía de manera rápida y eficiente, ofrecen ventajas en sostenibilidad y biocompatibilidad”.
Su biocompatibilidad las posiciona como candidatas ideales para marcapasos, sensores de glucosa implantables o electrodos cerebrales. “Estas proteínas se diseñan a partir de materiales biocompatibles y biodegradables, lo que permite generar interfaces suaves y estables que interactúan de forma segura con el cuerpo humano”, detalla López Cortajarena.
Reyes Calvo enfatiza que “el desarrollo de materiales conductores basados en proteínas podrá sustituir a los que actualmente se utilizan en muchos aparatos médicos. Pero lo más interesante es que también permitirá desarrollar nuevos dispositivos, como sensores o actuadores, que aprovechen las propiedades únicas de las proteínas, como su compatibilidad con las células vivas y la posibilidad de modificarlas para responder a señales fisiológicas”.
Morant resalta la seguridad: “Al ser materiales naturales, el riesgo de fugas de sustancias tóxicas en el cuerpo es muy bajo. Además, su flexibilidad y ligereza permitirían una adaptación óptima a los dispositivos implantables, mejorando la comodidad y eficacia para los usuarios”.
El estudio confirma que la ingeniería de proteínas permite propiedades eléctricas ajustables, tradicionalmente exclusivas de polímeros sintéticos. La producción biotecnológica es sostenible y escalable. Sin embargo, persisten desafíos. “Para algunas aplicaciones es necesario seguir mejorando sus propiedades. Debemos continuar con estudios fundamentales que nos ayuden a entender mejor cómo funcionan estos sistemas complejos y así poder optimizar al máximo su rendimiento”, indica Calvo.
López Cortajarena advierte: “Todavía quedan varios retos importantes, como optimizar la producción a gran escala y realizar ensayos de durabilidad y validación preclínica”. Morant coincide en la necesidad de pruebas en condiciones reales para dispositivos energéticos, enfocadas en fiabilidad y seguridad.