WO2011107644A1 - Combinación de biopelícula bacteriana y cristal líquido para la preparación de un dispositivo electroóptico - Google Patents

Combinación de biopelícula bacteriana y cristal líquido para la preparación de un dispositivo electroóptico Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a material comprising at least one bacterial biofilm and an electro-optical substance, its method of obtaining and its use for the manufacture of electro-optical devices.
  • the liquid crystal (CL) or electro-optical substance is encapsulated in a polymeric matrix or vitreous.
  • These encapsulating matrices must meet the following requirements in order to be used as a means of confining the CL in a changeable light transmission device: on the one hand it must have a macroporosity, with pores of size of the order of micrometers to be able to adopt an arrangement and specific volume in terms of size and shape of the CL microdomains that will condition its orientation and its optical properties.
  • the matrix must have a refractive index equal to or similar to that of the CL, when it is oriented by the electric field, to allow obtaining a transparent material.
  • CL is a substance that has a quasi-crystalline molecular order in the liquid state of matter, these extraordinary characteristics give the special materials optical, electrical and rheological properties that are exploited in many devices, such as screens and optical windows (JW Doane , Liq. Cryst. 33 (2006) 1313), GDLC glasses:
  • biofilms are matrices of microbial deposits formed by extracellular polymeric substances (SPE) that adhere to both biological and non-biological surfaces.
  • SPE extracellular polymeric substances
  • the most traditional approach to biofilm research is aimed at preventing their formation, since they frequently cover pathogenic microorganisms and prevent their destruction (Anderson et al. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2008) 322, 85-105) , and to prevent dirt (deposit deposits) in industrial and marine systems.
  • Other research topics are oriented to environmental applications (bioremediation), biocatalysis, (Rosche et Al. Trends in Biotechnoloav, 2009, 27 (1 1), pp.
  • the present invention provides a material comprising at least one bacterial biofilm and an electro-optical substance (CL), the process of said material and its use for the manufacture of electro-optical devices.
  • CL electro-optical substance
  • the liquid crystal is introduced into the macroporous structure of the biofilm grown in conductive transparent glass substrates.
  • This composite material, described in the present invention was used for the manufacture of a device with electrically switchable transmittance. The principle of operation in these composite materials is related to the orientation of the electro-optical material encapsulated in the macroporosity of the matrix or biofilm, which allows the electrical switching of its opacity.
  • the electro-optic material When no electric field is applied, the electro-optic material shows a random orientation of the microdomains (the microscopic areas where the CL molecules show a common orientation pattern), since the microdomains show different refractive indices ⁇ due to birefringence of CL). This diversity of refractive indices, different from that of the matrix, produces light scattering (opaque state).
  • an electric field is applied through the composite material, all CL microdomains are reoriented in the direction of the electric field. In this situation, the refractive index presented by the CL in the direction of the electric field is the same for all microdomains and equal to or similar to that of the matrix, obtaining a transparent state.
  • a first aspect of the present invention relates to a material comprising at least one bacterial biofilm and an electro-optical substance.
  • electro-optical substance in the present invention is meant that substance that has the ability to vary its optical properties by applying an electric field.
  • the electro-optic substance is selected from an electrochromic substance, suspended particles (SPD) or a liquid crystal (CL).
  • SPD suspended particles
  • CL liquid crystal
  • the liquid crystal electro-optic substance being in a more preferred embodiment.
  • liquid crystal (CL) in the present invention is meant that substance that is in a state of aggregation of matter characterized by having properties of both a liquid and a solid.
  • SPD scattered particles
  • electrostatic substance in the present invention those substances that change color when an electric current is applied to them.
  • composition of the liquid crystal selected from: 4-n-pentyl-4'-cyan-biphenyl (5CB), 4-n-heptyl-4'-cyano-biphenyl (7CB), 4-n -octyl-4'-cyano-biphenyl (8CB) and pneumatic mixtures, these pneumatic mixtures being selected from Merck E7 or ZLI-1840 or ferroelectric such as Merck's SCE13 and other commercial mixtures.
  • nematic mixture is understood in the present invention that phase of liquid crystal that has the ability to positionally position its molecules when an external field is applied.
  • the bacterial biofilm comprises a transparent conductive oxide (OCT) support and a bacterial matrix layer.
  • OCT transparent conductive oxide
  • the transparent conductive oxide is selected from indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), fluorine or tin oxide (FTO), ITO being even more preferably any of these deposited on glass or transparent polymer, which serves as support.
  • the bacterial matrix layer is preferably selected from those produced by Pseudomona putida, Escherichia coli, Pseudomona aeruginosa, Pseudomona fluorescens and Bacillus subtilis, and Pseudomona putida being more preferably.
  • the bacterial biofilm has more preferably a thickness between 0.5 and 50 ⁇ .
  • the biofilms produced by P. putida mt-2 meet the requirements of macroporosity (pores of the order of micrometers) and a refractive index similar or equal to that of the liquid crystal, when oriented by the electric field.
  • Other bacteria such as E. coli and P. aeruginosa also have the ability to form biofilms that meet all requirements.
  • the environmental robustness, safety and metabolic versatility of P. putida make this organism the best option for biotechnological and industrial applications.
  • glycerin minimum medium M9 + 0.2% glycerol
  • minimum medium M9 + fructose can be used 0.2%
  • minimum medium M9 + glucose 0.2% minimum medium M9 + 0.2% citrate.
  • the source of C for the cultivation of bacteria is glycerin, as it is a common byproduct of the vegetable oil industries (bisexual, soaps), thus representing an opportunity for recycling of this expensive industrial waste material. to increase environmental sustainability.
  • the conductive glasses coated with the biofilms are joined by the face on which the bacterial biofilm is located forming a sandwich in which the CL is incorporated.
  • This liquid crystal, or any other electro-optical substance is confined within the micrometric structure of the bacterial matrix.
  • a second aspect of the present invention relates to a method of obtaining the material as described above, which comprises the addition of an electro-optical substance in the bacterial biofilm, where the method of addition is selected from capillary, spray, immersion, centrifugation or impregnation; preferably the method of addition by capillarity.
  • a heat treatment is performed at temperatures between 50 and 120 Q C, this heat treatment is more preferably performed in an atmosphere of a gas selected from air, nitrogen, argon helium or any combination thereof.
  • the bacterial biofilm used for the manufacture of the electro-optical device described in the present invention is preferably obtained by immersion of the glass coated with the transparent conductive oxide in a bacterial culture medium. Subsequently, the bacterial biofilm formed is preferably fixed by washing with a crosslinking agent that is selected from the list comprising: AICI 3 , AI (N0 3 ) 3 , CaCI 2 , Ca (N0 3 ) 2 and FeCI 3 , being more preferably said cross-linking agent the AICI 3 .
  • the bacterial film is fixed on the transparent semiconductor oxide in a preferred embodiment, it is dried at temperatures between 80 and 150 9 C for 5 to 30 min.
  • the present invention describes an electro-optical material whose objective is the manufacture of an electro-optical device combining the properties of the biofilms and those of the liquid crystals, whereby in the present invention a liquid crystal device is preferably obtained dispersed in Bacterial films (BF-DLC from "Bacterial Flim Dispersed Liquid Cristal").
  • the present invention relates to the use of the material as described above, for the manufacture of an electro-optical device.
  • the electro-optical device is an object of transparency controllable by electric field.
  • These electro optical devices can be Controllable transparency windows, interior separation panel or screen in buildings, an optical switch, a protection device or regulation of solar and / or artificial luminosity.
  • Figure 1 Shows the FE-SEM images of a bacterial biofilm produced by P. putida mt-2. a) top view, b) cross section, c) enlargement of a section of the cross section, showing the macroscopic porosity and random orientations of the LC microdomains, d) The LC microdomains are reoriented in the direction of the applied electric field (AND).
  • Figure 2 Shows the scheme for the manufacture of the biofilm and the electro-optical biofilm-LC device (BF-DLC).
  • Figure 3 Shows the operation of the electro-optical biofilm-LC device. The photographs show the OFF and ON states of the device.
  • the extracellular material formed by the bacteria that is used to bind the cells in the biofilms is mainly composed of polysaccharides, with a refractive index of approximately 1,54.
  • the morphology of the biofilm includes the internal gaps and channels that allow the flow of nutrients, enzymes, metabolites, waste products and other solutes, through the system, providing a macroporous structure to the biofilms, as shown in Figure 1.
  • the procedure followed for the manufacture of the electro-optical biofilm-CL material is represented in Figure 2.
  • the biofilms have been grown on the conductive surface of glasses coated with ITO (indium tin oxide). It was found that the pretreatment of these conductive surfaces with KOH and the growth of a very thin layer of titanium oxide (Ti0 2 ), are very effective in improving the adhesion and homogeneity of biofilms.
  • the biofilms grow in the bacterial culture medium for 5-7 days and then it is fixed by washing with an aqueous solution of AICI3 that intersects the matrix.
  • the devices were built by making a sandwich between two biofilms, which are tightly squeezed. In this way, a microporous matrix of approximately 1.0 to 1.5 ⁇ thick is obtained between the conductive glasses.
  • the CL was incorporated into the biofilm matrix by capillary filling, followed by a hot air heat treatment to ensure complete wetting of the biofilm matrix with the CL molecules.
  • the operation of the device is shown in Figure 3.
  • an opaque state is obtained due to the dispersion of the light, by means of the application of the electric field a virtually complete transparency is achieved.
  • the devices Before applying the electric field the devices show an opaque state (4-7% of transmission).
  • a very transparent state (70-80% transmission) can be achieved with low effective voltages ( ⁇ 1 0 V).
  • the switching times, (response, ION) and (relaxation, ⁇ OFF) are of the order of 0, 1 -3 ms for ⁇ O and 1 0-30 ms for ⁇ OFF, over the
  • the biofilm-LC device of the present invention shows very good performance characteristics: high contrast and good stability.
  • Substrates Glasses coated with indium tin oxide (ITO) have been used as substrates, strains, growth media, growth conditions and biofilm formation.
  • ITO indium tin oxide
  • the cells were grown at 30 9 C in sterile boxes of 12 x 1 0 x 3 cm with 35 ml of M9 synthetic mineral medium (Miller, 1972) with 0.2% glycerol as carbon source.
  • the glasses were introduced into the culture medium horizontally, with the conductive surface facing up.
  • the culture medium was inoculated at an optical density of 0.1 and the cell growth was measured at 600 nm (OD 600).
  • OD 600 600 nm
  • the biofilms grown for 6 days were washed with 0.1M AICI 3 and dried at 1 00 S C for 15 minutes.
  • Biofilm formation was quantified using the violet crystal method.
  • Device mounting Two glasses covered with biofilms joined together and glued together forming a sandwich with the faces of biofilms inward.
  • the CL was introduced into the sandwich matrix of the biofilm by capillary filling, then a heat treatment was applied hot at 50 C for 20 minutes and air to ensure complete impregnation of the matrix with the CL biofilm.
  • the response and relaxation times were measured by analyzing the signals in the oscilloscope.

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Abstract

La presente invención se refiere a un material que comprende al menos una biopelícula bacteriana con alto grado de porosidad y una sustancia electro-óptica, su procedimiento de obtención y a su uso para la fabricación de dispositivos electro-ópticos, tales como objetos de transparencia controlable.

Description

COMBINACIÓN DE BIOPELÍCULA BACTERIANA Y CRISTAL LÍQUIDO PARA LA PREPARACIÓN DE UN DISPOSITIVO ELECTROÓPTJCO
La presente invención se refiere a un material que comprende al menos una biopelícula bacteriana y una sustancia electro-óptica, su procedimiento de obtención y su uso para la fabricación de dispositivos electro-ópticos.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Para la fabricación de dispositivos electro-ópticos basados en cristal líquido disperso en matrices sólidas porosas, el cristal líquido (CL) o sustancia electro- óptica se encapsula en una matriz polimérica o vitrea. Estas matrices encapsulantes deben cumplir con los siguientes requisitos para poder ser utilizadas como medio de confinamiento del CL en un dispositivo de transmisión vanable de luz: por una parte debe tener una macroporosídad, con poros de tamaño del orden de micrómetros para poder adoptar una disposición y volumen específico en términos de tamaño y forma de los microdominios de CL que condicionará su orientación y sus propiedades ópticas. Por otra parte la matriz debe tener un índice de refracción igual o similar al del CL, cuando está orientado por el campo eléctrico, para permitir la obtención de un material transparente. El CL es una sustancia que presenta un orden molecular quasi- crístalino en el estado líquido de la materia, estas extraordinarias características confieren a los materiales especiales propiedades ópticas, eléctricas y reológicas que son explotadas en muchos dispositivos, como pantallas y ventanas ópticas (J.W. Doane, Liq. Cryst. 33 (2006) 1313), vidrios GDLC:
(D. Levy, C.J. Serna and J.M. Otón, Mater. Letters, 10(9,10), 1991 : 470-476); (J.M. Otón, A. Serrano, C.J. Serna and D. Levy, Liguid Crvstals, 10(5), 1991 : 733-739); (M. Zayat y D. Levy, Chemistrv oí Materials (2003) 15(1 1 ), 2122- 2128); (M. Zayat y D. Levy, Journal of Materials Chemistrv (2005) 15(35-36), 3769-3775). Por otro lado es sabido que las biopelículas son matrices de depósitos microbianos formados por sustancias poliméricas extraceluiares (SPE) que se adhieren tanto a superficies biológicas como no biológicas. El enfoque más tradicional en la investigación con las biopelículas se dirige a evitar su formación, ya que frecuentemente recubren a los microorganismos patógenos e impiden su destrucción (Anderson et Al. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2008) 322, 85-105), y a prevenir la suciedad (incrustaciones de depósitos) en los sistemas industriales y marinos. Otros temas de investigación están orientados a aplicaciones medioambientales (bioremediacion), biocatálisis, (Rosche et Al. Trends in Biotechnoloav, 2009, 27 (1 1 ), pp. 636-643) y hace muy poco, las superficies de las biopelículas han comenzado a ser utilizadas en "materiales", como plantillas para la producción de materiales micro y nano-estructurados (Wang et Al. Adv. Mater. 2009, 21 , 2815-2818). En la solicitud de patente na 9101325, y en la patente ES 2006/00674.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un material que comprende al menos una biopelícula bacteriana y una sustancia electro-óptica (CL), el procedimiento de dicho material y su uso para la fabricación de dispositivos electro-ópticos.
La obtención de un material electro-óptico fabricado mediante la combinación de una sustancia electro-óptica, como el cristal líquido y una matriz de biopelícula cultivada biotecnologicamente en el que la estructura de las biopelículas establece la disposición tridimensional necesaria para obtener la actividad electro-óptica. El cristal líquido se introduce en la estructura macroporosa de la biopelícula crecida en sustratos de vidrio transparente conductor. Este material compuesto, descrito en la presente invención, se utilizó para la fabricación de un dispositivo con transmítancia conmutable eléctricamente. El principio de funcionamiento en estos materiales compuestos se relaciona con la orientación del material electro-óptico encapsulado en la macroporosidad de la matriz o biopelícula, lo que permite la conmutación eléctrica de su opacidad. Cuando no se aplica ningún campo eléctrico, el material electro- óptico muestra una orientación aleatoria de los microdominios (las zonas microscópicas donde las moléculas de CL muestran un patrón orientacional común), ya que los microdominios muestran diferentes índices de refracción {debido a la birrefringencia del CL). Esta diversidad de índices de refracción, distintos al de la matriz producen la dispersión de la luz (estado opaco). Cuando un campo eléctrico es aplicado a través del material compuesto, todos los microdominios de CL se re-orientan en la dirección del campo eléctrico. En esta situación, el índice de refracción que presenta el CL en la dirección del campo eléctrico es el mismo para todos los microdominios e igual o similar al de la matriz, obteniéndose un estado transparente.
Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un material que comprende al menos una biopelícula bacteriana y una sustancia electro-óptica. Por "sustancia electro-óptica" en la presente invención se entiende por aquella sustancia que posee la capacidad de variar sus propiedades ópticas mediante la aplicación de un campo eléctrico.
En una realización preferida la sustancia electro-óptica se selecciona de entre una sustancia electrocrómica, partículas en suspensión (SPD) o un cristal líquido (CL). Siendo en una realización más preferida la sustancia electro- óptica cristal líquido.
Por "cristal líquido (CL)" en la presente invención se entiende aquella sustancia que se encuentra en un estado de agregación de la materia caractenzado por poseer propiedades tanto de un líquido como de un sólido. Se entiende por "partículas en suspensión (SPD)" en la presente invención, aquellas que varían su índice de refracción al aplicar corriente eléctrica, ya que se ordenan dichas partículas aumentando la tansmitancia.
Por "sustancia electrocrómica" se entiende en la presente invención aquellas sustancias que cambian de color al aplicarles una corriente eléctrica.
En una realización aún más preferida la composición del cristal líquido seleccionada de entre: 4-n-pentíl-4'-cíano-bifenilo (5CB), 4-n-heptíl-4'-ciano- bifenilo (7CB), 4-n-octil-4'-ciano-bifenilo (8CB) y mezclas nemáticas, siendo estas mezclas nemáticas seleccionadas de entre E7 o ZLI-1840 de Merck o ferroeléctricas como la SCE13 de Merck y otras mezclas comerciales.
Por "mezcla nemática" se entiende en la presente invención por aquella fase de cristal líquido que posee la capacidad de ordenarse posicionalmente sus moléculas al aplicarse un campo externo.
Preferiblemente la bíopelícula bacteriana comprende un soporte de óxido conductor transparente (OCT) y una capa de matriz bacteriana. Más preferiblemente el óxido conductor transparente se selecciona de entre óxido de indio y estaño (ITO), óxido de indio y cinc (IZO), óxido de flúor o estaño (FTO), siendo aún más preferiblemente ITO, cualquiera de estos depositados sobre un vidrio o polímero transparente, el cual le sirve de soporte.
Por otra parte la capa de matriz bacteriana se selecciona preferiblemente de entre las producidas por Pseudomona putida, Escherichia coli, Pseudomona aeruginosa, Pseudomona fluorescens y Bacillus subtilis, y siendo más preferiblemente la Pseudomona putida.
La biopelícula bacteriana tiene más preferiblemente un espesor de entre 0,5 y 50 μηι. Las biopelículas producidas por el P. putida mt-2 cumplen los requisitos de macroporosídad (poros del orden de mícrómetros) y un índice de refracción similar o igual al del cristal líquido, cuando está orientado por el campo eléctrico. Otras bacterias como E. coli y P. aeruginosa también tienen la capacidad para formar biopelículas que cumplen todos los requisitos. La robustez ambiental, la inocuidad y la versatilidad metabólica de P. putida hacen de este organismo la mejor opción para aplicaciones biotecnológicas e industriales.
En los ejemplos descritos en la presente invención, se ha utilizado la glicerina (medio mínimo M9 + glícerol 0,2%) como fuente de carbono para el crecimiento y mantenimiento de las bacterias, sin embargo pueden utilizarse otros como, medio mínimo M9 + fructosa 0,2%, medio mínimo M9 + glucosa 0,2%, medio mínimo M9 + citrato 0,2%.
Más preferiblemente la fuente de C para el cultivo de las bacterias es la glicerina, ya que es un subproducto común de las industrias de aceite vegetal (bíodiesel, jabones), representando por tanto una oportunidad para un reciclado de este material de desecho industrial de cara a aumentar la sostenibilidad medioambiental.
En una realización preferida los vidrios conductores recubiertos con las biopelículas se encuentran unidos por la cara en la que se encuentra la biopelícula bacteriana formando un sándwich en el cual está incorporado el CL. Este cristal líquido, o cualquier otra sustancia electro-óptica queda confinada dentro de la estructura micrométrica de la matriz bacteriana.
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de obtención del material según se ha descrito anteriormente, que comprende la adición de una sustancia electro-óptica en la biopelícula bacteriana, donde el método de adición se selecciona de entre capilarídad, espray, inmersión, centrifugación o impregnación; siendo preferiblemente el método de adición por capílaridad.
Preferiblemente además se realiza un tratamiento térmico a temperaturas entre 50 y 120QC, este tratamiento térmico se realiza más preferiblemente en una atmosfera de un gas que se selecciona entre aire, nitrógeno, argón helio o cualquiera de sus combinaciones.
La biopelícula bacteriana empleada para la fabricación del dispositivo electro- óptico descrito en la presente invención, se obtiene preferiblemente por inmersión del vidrio recubierto con el óxido conductor transparente en un medio de cultivo bacteriano. Posteriormente la biopelícula bacteriana formada se fija preferiblemente mediante lavado con un agente entrecruzante que se selecciona de la lista que comprende: AICI3, AI(N03)3, CaCI2, Ca(N03)2 y FeCI3, siendo más preferiblemente dicho agente entrecruzante el AICI3.
Una vez fijada la película bacteriana sobre el óxido semiconductor transparente en una realización preferida se seca a temperaturas entre 80 y 1509C durante 5 a 30 min.
La presente invención describe un material electro-óptico cuyo objetivo es la fabricación de un dispositivo electro-óptico conjugando las propiedades de las biopelículas y las de los cristales líquidos, por lo que en la presente invención se obtiene preferiblemente un dispositivo de cristal líquido disperso en películas bacterianas (BF-DLC de "Bacterial Flim Dispersed Liquid Cristal").
En un tercer aspecto, la presente invención se refiere al uso del material según se ha descrito anteriormente, para la fabricación de un dispositivo electro- óptico.
Preferiblemente el dispositivo electro-óptico es un objeto de transparencia controlable por campo eléctrico. Estos dispositivos electro ópticos pueden ser ventanas de transparencia controlable, pantalla o panel de separación interior en edificios, un conmutador óptico, un dispositivo de protección o regulación de luminosidad solar y/o artificial.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Muestra las imágenes de FE-SEM de una biopelícula bacteriana producida por P. putida mt-2. a) vista superior, b) corte transversal, c) ampliación de una sección del corte transversal, mostrando la porosidad macroscópica y las orientaciones al azar de los microdominios de LC, d) Los microdominios de LC se reorientan en la dirección del campo eléctrico aplicado (E).
Figura 2. Muestra el esquema para la fabricación de la biopelícula y del dispositivo electro-óptico biopelícula-LC (BF-DLC).
Figure 3. Muestra el funcionamiento del dispositivo electro-óptico biopelícula- LC. Las fotografías muestran los estados OFF y ON del dispositivo.
EJEMPLOS
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la especificidad y efectividad del material con propiedades electro-ópticas descritos en la presente invención, su procedimiento de obtención y sus usos como dispositivos electro-ópticos.
El material extracelular formado por las bacterias que se utiliza para unir las células en las biopelículas, está compuesto principalmente por polísacáridos, con un índice de refracción de aproximadamente 1 ,54. La morfología de la biopelícula incluye los huecos internos y canales que permiten el flujo de nutrientes, enzimas, metabolitos, productos de desecho y otros solutos, a través del sistema, proporcionando una estructura macroporosa a las biopelículas, como muestra la figura 1. La singularidad del dispositivo, descrito de la presente invención, se encuentra en el uso de la biotecnología para producir una matriz con la macroporosidad necesaria y un índice de refracción que se corresponde muy de cerca el índice de refracción ordinario (nord) del CL nematico utilizado (5CB), con un nord de 1.53-1.54 (a λ = 589 nm) en todo el rango de temperaturas del cristal líquido.
El procedimiento seguido para la fabricación del material electro-óptico de biopelícula-CL está representado en la figura 2. Las biopelículas han sido crecidas en la superficie conductora de vidrios recubiertos con ITO (óxido de indio y estaño). Se encontró que el tratamiento previo de estas superficies conductoras con KOH y el crecimiento de una capa muy delgada del óxido de titanio (Tí02), son muy eficaces para mejorar la adherencia y la homogeneidad de las biopelículas. Las biopelículas crecen en el medio de cultivo bacteriano durante 5-7 días y luego se fija mediante el lavado con una solución acuosa de AICI3 que entrecruza la matriz. Los dispositivos fueron construidos haciendo un sándwich entre dos biopelículas, que se apretan fuertemente. De este modo, se obtiene una matriz microporosa de aproximadamente 1 ,0 a 1 ,5 μιη de espesor entre los vidrios conductores. El CL fue incorporado en la matriz de la biopelícula mediante llenado capilar, seguido de un tratamiento térmico con aire caliente para asegurar el humedecimiento completo de la matriz de la biopelícula con las moléculas de CL. El funcionamiento de los dispositivos construidos fue probado mediante la aplicación de tensiones alternas (frecuencia = 1 04 Hz) a los vidrios conductores (para generar un campo eléctrico), la operación del dispositivo se muestra en la figura 3. Como puede verse en la fotografía, cuando no se aplica voltaje se obtiene un estado opaco debido a la dispersión de la luz, mediante la aplicación del campo eléctrico se logra una transparencia virtualmente completa. Antes de aplicar el campo eléctrico los dispositivos muestran un estado opaco (4-7% de transmisión). Un estado muy transparente (70-80% de transmisión) se puede lograr con bajos voltajes efectivos (<1 0 V). Los tiempos de conmutación, (respuesta, ÍON) y (relajación, ÍOFF), son del orden de 0, 1 -3 ms para ÍO Y 1 0-30 ms para ÍOFF, en todo el rango de voltajes aplicados.
El dispositivo biopelícula-LC de la presente invención, muestra unas características de funcionamiento muy buenas: alto contraste y una buena estabilidad.
Métodos
Sustratos. Se han utilizado vidrios recubiertos con óxido de indio y estaño (ITO) como sustratos, cepas, medios de crecimiento, condiciones de crecimiento y la formación de biopelículas. Para la formación de biopelículas, las células fueron cultivadas a 30 9C en cajas de estériles de 12 x 1 0 x 3 cm con 35 mi de medio mineral sintético M9 (Miller, 1972) con 0.2% de glícerol como fuente de carbono. Los vidrios fueron introducidos en el medio de cultivo en horizontal, con la superficie conductora hacia arriba. El medio de cultivo fue inoculado a una densidad óptica de 0,1 y el crecimiento de las células se midió a 600 nm (OD 600). Para su uso posterior en el dispositivo óptico, las biopelículas crecidas durante 6 días se lavaron con AICI3 0, 1 M y se secaron a 1 00 SC durante 15 minutos. La formación de biopelículas fue cuantificada usando el método de cristal violeta. Montaje de dispositivos. Dos vidrios cubiertos con biopeitculas se unieron y pegaron formando un sándwich con las caras de biopelículas hacia adentro. El CL se introdujo en el sándwich de la matriz de la biopelícula mediante llenado capilar, a continuación, se aplicó un tratamiento térmico con aire caliente a 50eC durante 20 minutos para asegurar la impregnación completa de la matriz de biopelícula con el CL.
Las pruebas de funcionamiento. La transmitancia del dispositivo se ha estudiado mediante la medición de la intensidad del haz de un láser de He-Ne λ = 638,8 nm, 5 mW) antes y después de pasar por el dispositivo con un fotodetector conectado a un osciloscopio. Los campos eléctricos se generaron mediante la aplicación de tensiones AC (f=104 Hz) al dispositivo, las tensiones eficaces (rms) se midieron con el osciloscopio. La respuesta y los tiempos de relajación se midieron mediante el análisis de las señales en el osciloscopio.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Material que comprende al menos una biopelícula bacteriana y una sustancia electro-óptica.
2. Material según la reivindicación 1 , donde la sustancia electro-óptica es cristal líquido.
3. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, donde la composición del cristal líquido se selecciona entre: 4-n-pentil-4'-cíano- bifenilo, 4-n-heptil-4'-ciano-bifenilo, 4-n-octil-4'-ciano-bifenilo y mezclas nemáticas.
4. Material según la reivindicación 3, donde el cristal líquido es 4-n-pentil-4'- ciano-bifenilo.
5. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la biopelícula bacteriana está depositada sobre un soporte de óxido conductor transparente.
6. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el óxido conductor transparente se selecciona de entre ITO, IZO y FTO.
7. Material según la reivindicación 6, donde el conductor transparente es ITO.
8. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la capa de biopelícula bacteriana se selecciona de la lista que comprende: Pseudomona putída, Escherichia coli, Pseudomona aeruginosa, Pseudomona fluorescens y Bacillus subtilis
9. Material según la reivindicación 8, donde la bacteria es Pseudomona putida.
10. Material según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, donde el espesor de la biopelícula es de entre 0.5 a 50 μιη.
11. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende dos biopelículas bacterianas, donde dichas películas se encuentran unidas por la biopelícula bacteriana y dicha biopelícula comprende cristal líquido.
12. Procedimiento de obtención del material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , que comprende la adición de sustancia electro- óptica a biopelícula bacteriana, donde el método de adicción se selecciona de entre capilaridad, espray, inmersión, centrifugación o impregnación.
13. Procedimiento según reivindicación 12 donde el método de adición de la sustancia electroóptíca es capilaridad.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, donde además se realiza un tratamiento térmico a temperaturas entre 50 y 120°C.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, donde el tratamiento térmico se realiza con un gas que se selecciona entre aire, nitrógeno, argón, helio o cualquiera de sus combinaciones.
16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, donde la biopelícula bacteriana se obtiene por inmersión del óxido conductor transparente en un medio de cultivo bacteriano.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, donde la biopelícula bacteriana formada se fija mediante lavado con un agente entrecruzante que se selecciona de la lista que comprende: AlC , AI(N03)3, CaC , Ca(N03)2 y FeCI3.
18. Procedimiento según la reivindicación 17, donde el agente entrecruzante es AICI3.
19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, donde la biopelícula bacteriana se seca a temperaturas entre 80 y 150°C durante 5 a 30 min.
20. Uso del material según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , para la fabricación de dispositivos electro-óptico.
21. Uso según la reivindicación 20, donde el dispositivo electro-óptico es una objeto de transparencia controlable.
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