La primera rosa bi¨®nica

Investigadores suecos han inaugurado la era de las plantas electr¨®nicas. Lograron insertar cables en los tallos y hojas de una rosa y que funcionara como un completo circuito integrado, con sus transistores, interruptores o puertas l¨®gicas. Es solo el principio, pero ellos creen que se podr¨ªa convertir a las plantas en una especie de centrales el¨¦ctricas o gasolineras sin tener que arrancarlas del suelo.

A diferencia de los animales, las plantas no tienen coraz¨®n, pulmones u otros ¨®rganos complejos. Pero eso no las hace organismos simples. Sin coraz¨®n, su sistema vascular se las ha ingeniado para transportar los az¨²cares generados en las hojas con la fotos¨ªntesis hasta las ra¨ªces por un complejo sistema llamado floema. Igual de complejo es el xilema, una especie de tubos que hacen el camino inverso, llevando el agua y los nutrientes tomados de la tierra al resto de la planta.

El transporte del agua por este tejido vegetal se apoya en el mismo doble proceso de tensi¨®n y cohesi¨®n que se observa al mojar una servilleta de papel. Aunque est¨¦ en posici¨®n vertical, si hay suficiente agua, esta subir¨¢ hasta arriba. Igual de ingeniosa es la circulaci¨®n de diversas mol¨¦culas b¨¢sicas para las plantas y que se mueven por su diferencial el¨¦ctrico en forma de iones.

Investigadores del Laboratorio de Electr¨®nica Org¨¢nica de la Universidad de Link?ping (Suecia) han aprovechado estos mecanismos para casi inventar un nuevo campo cient¨ªfico. Tan nuevo que no est¨¢ claro como llamarlo, si electr¨®nica vegetal, electr¨®nica org¨¢nica, bioelectr¨®nica... Son conceptos que ya se usan para campos similares, como la obtenci¨®n de materiales org¨¢nicos con propiedades electr¨®nicas, pero en los que no se investiga como convertir las flores en circuitos electr¨®nicos.

Los investigadores inocularon un material conductor en el sistema vascular de la rosa

Estos cient¨ªficos compraron unas cuantas rosas en una florister¨ªa y realizaron dos experimentos sucesivos. Primero quisieron cablear el tallo de una de las flores. Para ello, lo sumergieron en una soluci¨®n acuosa de un pol¨ªmero llamado PEDOT. Este material pl¨¢stico, usado ya por la industria en pantallas t¨¢ctiles, LEDs o libros electr¨®nicos, es un gran conductor el¨¦ctrico. Tiene la particularidad de que, como si fuera gelatina, se disuelve bien en el agua para despu¨¦s solidificarse lo que lo hac¨ªa el candidato ideal para colarse por el xilema de la rosa.

Tras 48 horas, los cient¨ªficos metidos a jardineros cortaron el tallo a lo largo, retirando la cut¨ªcula exterior, la epidermis y el floema hasta ver aparecer todo un cableado a lo largo del xilema. Algunos cables llegaron, de extremo a extremo, hasta los 10 cent¨ªmetros. Los investigadores comprobaron que tanto su conductividad como resistencia eran ¨®ptimos.

"La rosa por s¨ª misma tiene una muy baja conductividad. Con la que le a?adimos introduciendo el pol¨ªmero, logramos 0,13 S/cm [siemens por cent¨ªmetro, unidad de medida de la conductividad], lo que es suficiente para crear un circuito dentro de la rosa", dice el profesor Magnus Berggren y principal autor de la investigaci¨®n, publicada en Science Advances.

Pero no se quedaron en cablear la rosa. Jugando con los distintos cables y conect¨¢ndolos a una resistencia exterior pudieron crear un completo circuito integrado. Manipulando el voltaje entre 0 y 0,5 voltios, ya pod¨ªan tener los rudimentos de un sistema digital basado en el paso/corte de corriente o lo que es lo mismo, ceros (0 voltios) y unos (0,5 voltios).

El segundo experimento lo hicieron con las hojas. Esta vez, en vez de cables en paralelo, quer¨ªan una especie de red en dos dimensiones. Usando la t¨¦cnica de infiltraci¨®n por vac¨ªo, los investigadores inocularon en las hojas de la rosa una combinaci¨®n del pol¨ªmero PEDOT con nanofibras de celulosa. De nuevo, obtuvieron una gran conductividad. Al conectar los extremos de la hoja, la corriente pasaba por ella. Es m¨¢s, aprovechando los electrolitos (iones) presentes en la hoja, el mecanismo convert¨ªa esta energ¨ªa electroqu¨ªmica en energ¨ªa el¨¦ctrica.

"La capacidad de conducir la electricidad depende de la cantidad de iones y las plantas transportan una gran cantidad de ellos que cogen del suelo, como iones de nitratos, potasio sodio...", recuerda la investigadora del CSIC y directora de la Estaci¨®n Experimental de Zaid¨ªn (Granada), Matilde Bar¨®n. Ajena a este estudio y resaltando que lo suyo es la biolog¨ªa de las plantas y no la electr¨®nica, Bar¨®n reconoce la originalidad y posibilidades de esta investigaci¨®n. "El complejo sistema vascular de las plantas, con su xilema y su floema es muy parecido a un circuito electr¨®nico", comenta.

El objetivo es lograr c¨¦lulas de biocombustibles y bater¨ªas dentro de plantas vivas"

Magnus Berggren, profesor de la Universidad Link?ping

Los investigadores saben que a¨²n queda mucho, pero creen que sus rosas electr¨®nicas pueden tener varias aplicaciones. Por un lado, este tipo de cableado podr¨ªa convertir en sensores a las plantas de su entorno. Adem¨¢s, creen que se podr¨ªa usar para aumentar los procesos metab¨®licos de la planta. Pero donde le ven m¨¢s opciones en la obtenci¨®n de energ¨ªa. Las plantas son ya aut¨¦nticas centrales con un fascinante sistema para transformar la energ¨ªa del sol en electroqu¨ªmica. Pero, para sacarla de ellas hay que arrancarlas, ya sea para obtener energ¨ªa con su quema o biocombustibles con la ayuda de la tecnolog¨ªa.

"Todos los usos actuales de las plantas como fuente de energ¨ªa est¨¢n basados en vegetales y material forestal cortado", recuerda Berggren. "Con la electr¨®nica org¨¢nica, creemos que podemos conseguir la energ¨ªa por medio de reacciones enzim¨¢ticas convirtiendo los az¨²cares en sustancias con cargas el¨¦ctricas que puedan ser recuperadas por sistemas electr¨®nicos dentro de la planta. El objetivo es lograr c¨¦lulas de biocombustibles combinadas con almacenamiento el¨¦ctrico, bater¨ªas, dentro de plantas vivas, sin necesidad de tener que cortarlas", a?ade.

De hecho, los circuitos inoculados en el tallo y hojas de la rosa empezaron a fallar a medida que se marchitaban y dejaron de funcionar por completo a los dos d¨ªas. Pero, en un tercer experimento, estos investigadores suecos trasplantaron una rosa floribunda a un matraz de su laboratorio. Mientras la regaban y soleaban, consiguieron reproducir en una de sus hojas vivas su circuito electr¨®nico.