Aunque normalmente no seamos conscientes, se necesita mucho para hacer una mesa de madera: cultivar un árbol, cortarlo, transportarlo, manufacturarlo... es un proceso de décadas. Luis Fernando Velásquez-García, del MIT, sugiere una solución más simple: "Si quieres una mesa, entonces debes cultivar una mesa".

Investigadores del grupo de Velásquez-García han propuesto una forma de cultivar ciertos tejidos vegetales, como madera y fibra, en un laboratorio. Aún en sus primeras etapas, la idea es similar en algunos aspectos a la carne cultivada: una oportunidad para agilizar la producción de biomateriales. El equipo demostró el concepto mediante el cultivo de estructuras hechas de células similares a la madera a partir de una muestra inicial de células extraídas de hojas de zinnia.

Si bien todavía queda un largo camino para hacer crecer una mesa, el trabajo proporciona un posible punto de partida para enfoques novedosos para la producción de biomateriales que alivian la carga ambiental de la silvicultura y la agricultura. “La forma en que obtenemos estos materiales no ha cambiado en siglos y es muy ineficiente”, dice Velásquez-García. "Esta es una oportunidad real de evitar toda esa ineficiencia".

¿Podemos ser más estratégicos sobre lo que estamos obteniendo de nuestro proceso? ¿Podemos obtener más rendimiento de nuestros insumos? Quería encontrar una manera más eficiente de usar la tierra y los recursos para que pudiéramos dejar más áreas cultivables que permanecieran silvestres, o para mantener una menor producción pero permitir una mayor biodiversidad - Ashley Beckwith, autora principal y estudiante de doctorado en ingeniería mecánica

Los investigadores cultivaron tejido vegetal similar a la madera en interiores, sin tierra ni luz solar. Comenzaron con una planta de zinnia, extrayendo células vivas de sus hojas. El equipo cultivó las células en un medio de crecimiento líquido, lo que les permitió metabolizar y proliferar. A continuación, transfirieron las células a un gel y las “afinaron”, explica Velásquez-García. "Las células vegetales son similares a las células madre en el sentido de que pueden convertirse en cualquier cosa si se las induce a hacerlo".

Los investigadores persuadieron a las células para que desarrollaran una estructura rígida similar a la madera utilizando una mezcla de dos hormonas vegetales llamadas auxina y citoquinina. Al variar los niveles de estas hormonas en el gel, controlaron la producción de lignina de las células, un polímero orgánico que le da firmeza a la madera. Beckwith dice que evaluó la composición celular y la estructura del producto final usando microscopía de fluorescencia. "Puede evaluar visualmente qué células se lignifican y puede medir el agrandamiento y elongación de las células". Este procedimiento demostró que las células vegetales se pueden utilizar en un proceso de producción controlado, lo que da como resultado un material optimizado para un propósito particular.

Velásquez-García ve este trabajo como una extensión del enfoque de su laboratorio en técnicas de microfabricación y fabricación aditiva como la impresión 3D. En este caso, las propias células vegetales realizan la impresión con la ayuda del medio de crecimiento en gel. A diferencia de un medio líquido no estructurado, el gel actúa como un andamio para que las células crezcan en una forma particular. “La idea no es solo adaptar las propiedades del material, sino también adaptar la forma desde la concepción”, dice Velásquez-García. Por lo tanto, prevé la posibilidad de cultivar una mesa algún día, sin necesidad de dos por cuatro o pegamento para madera.

La tecnología está lejos de estar lista para el mercado. "La pregunta es si la tecnología puede escalar y ser competitiva en términos económicos o de ciclo de vida", dice David Stern, biólogo de plantas y presidente del Instituto Boyce Thompson, que no participó en la investigación. Agrega que ampliar este enfoque "requeriría una inversión financiera e intelectual significativa", probablemente tanto de fuentes gubernamentales como privadas. Stern también señala las ventajas y desventajas de llevar partes de la silvicultura y la agricultura al laboratorio. “La agricultura utiliza la energía del sol a través de la fotosíntesis y, excepto en las tierras de regadío, las precipitaciones naturales. No requiere edificios, calor o luz artificial ".

Los investigadores reconocen que aún es pronto para estos tejidos vegetales cultivados en laboratorio: el equipo seguirá afinando los controles, como los niveles hormonales y el pH del gel, que dan lugar a las propiedades finales del material. “Es un territorio realmente desconocido”, dice Velásquez-García. “Una pregunta pendiente es: ¿Cómo trasladamos este éxito a otras especies vegetales? Sería ingenuo pensar que podemos hacer lo mismo con cada especie. Tal vez tengan diferentes perillas de control ".

Beckwith también anticipa desafíos en el crecimiento de tejidos vegetales a gran escala, como facilitar el intercambio de gases a las células. El equipo espera superar estas barreras a través de una mayor experimentación y eventualmente construir planos de producción para productos cultivados en laboratorio, desde madera hasta fibras.

Es una visión radical pero elegante, "un nuevo paradigma", según Borenstein. "Hay una oportunidad aquí para aprovechar los avances en las tecnologías de microfabricación y fabricación aditiva y aplicarlos para resolver algunos problemas realmente importantes en el campo de la agricultura".

Fuente: MIT