EEUU logra lo increíble: usan algas luminiscentes para imprimir en 3D un material que emite luz propia sin gastar energía

Investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, publicaron en la revista científica Science Advances un trabajo que redefine el campo de la impresión 3D biológica. Este grupo de expertos consiguió incrustar células vivas de la microalga bioluminiscente Pyrocystis lunula en estructuras de alginato impresas en tres dimensiones.

El resultado fueron materiales que emiten luz propia durante semanas sin ninguna fuente de energía eléctrica, ya que responden a estímulos químicos de forma controlada y repetible.

El estudio fue presentado por Giulia Brachi, autora principal e investigadora asociada del Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica. El punto de partida fue la idea de que el alga Pyrocystis lunula lleva millones de años produciendo luz, por lo que se preguntaron si era posible que pudiera seguir haciéndolo atrapada dentro de un material impreso.

Científicos de Estados Unidos imprimen en 3D algas luminiscentes que emiten luz propia sin gastar energía

La bioluminiscencia de la Pyrocystis lunula se activa mediante variaciones de pH que desencadenan la reacción luciferina-luciferasa en compartimentos intracelulares llamados escintilones. Los investigadores de Boulder explotaron este mecanismo con dos tipos de solución química.

Una solución ácida (pH 4, similar al zumo de tomate) activa una emisión brillante, localizada y sostenida que persiste hasta 25 minutos y alcanzó una intensidad pico de 112.000 recuentos de fotones en los experimentos. Por otro lado, una solución básica (pH 10, comparable al jabón suave) genera una emisión difusa por toda la célula, lo cual demuestra una señal de estrés celular, con un pico de solo 43.000 recuentos.

Así, concluyeron que la estimulación ácida triplica en intensidad a la básica y, a diferencia de esta, no compromete la viabilidad de las células.

Las algas Pyrocystis lunula se encapsularon en estructuras de alginato al 4% en peso. Este material permite el intercambio de nutrientes y gases, lo que confina las células de forma uniforme y no altera el pH que experimentan los organismos dentro de la estructura.

La impresión 3D se realizó con una bioimpresora BIO X (Cellink), que extruye la biontinta a través de una boquilla de 410 micrómetros.

¿Cuánto dura este nuevo material y cuántas veces puede activarse?

El equipo sometió los materiales a cuatro ciclos de estimulación semanal a lo largo de cuatro semanas. Allí, comprobaron que las estructuras tratadas con ácido mantuvieron actividad bioluminiscente funcional durante las cuatro semanas, con el 75% de los materiales aún activos al final del estudio.

Sin embargo, las estructuras tratadas con base perdieron el 92% de su señal en el tercer ciclo y prácticamente toda al final de las cuatro semanas. La exposición repetida al pH básico causó pérdida celular masiva y degradación estructural del material.

Así, llegaron a la conclusión de que con estimulación química ácida, el mismo material puede activarse y recuperarse ciclo tras ciclo.

«Fue un momento muy emocionante cuando encontramos el estimulante químico adecuado que permitió que la luz permaneciera encendida durante mucho tiempo», afirmó Brachi. «Esta es la primera vez que descubrimos cómo mantener la luminiscencia», añadió.

¿Qué aplicaciones puede tener este trabajo?

El equipo de la Universidad de Colorado en Boulder identifica tres líneas de uso directas gracias a esta investigación. En primer lugar, está la idea de robots blandos para exploración marina o espacial, los cuales señalen su posición mediante luz sin baterías.

Otra opción son sensores vivos que detecten cambios en la calidad del agua a través de variaciones en su emisión luminosa; y una alternativa sin compuestos tóxicos a los materiales fosforescentes usados hoy en señalización de emergencia.

Más allá de su capacidad para iluminar espacios, el uso de esta alga permitiría un un beneficio ambiental. Debido a que estas algas son fotosintéticas, convierten el carbono disuelto en el agua de mar en energía.

«Almacenamos carbono mientras producimos luz, mientras que convencionalmente emitimos carbono para iluminar espacios», dijo Wil Srubar, profesor del Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica.

Brachi y Srubar presentaron en julio de 2025 una solicitud de patente provisional por la Universidad de Colorado. El siguiente paso del laboratorio es que los materiales respondan a múltiples estímulos simultáneos y escalar en producción.

«Y sí, las futuras fiestas rave algún día podrían brillar con luz impulsada por algas vivas», bromean desde la Universidad de Colorado en Boulder.