Procedimiento para el cultivo de bacterias Vibrio Fischeri y su uso para la obtención de dispositivos de iluminación ambiental y señalización, sin consumo eléctrico.

El objeto de la presente invención consiste en el procedimiento de obtención de dispositivos de iluminación ambiental mediante el uso de poblaciones de micro-organismos bioluminiscentes que emiten luz sin consumo eléctrico y sin dañar al medio,

utilizando para ello bacterias de la especie Vibrio fischeri. Identifica el problema del consumo de energía eléctrica para producir luz y el que se gasta en producir lámparas y luminarias artificiales, así como el residuo en que éstas se convierten al acabar su ciclo de vida útil. Propone como solución a este problema el aprovechamiento de las propiedades bioluminiscentes de micro-organismos dispuestos adecuadamente en dispositivos de iluminación biodegradables.

PROCEDIMIENTO PARA EL CULTIVO DE BACTERIAS VIBRIO FISCHERI Y SU USO PARA LA OBTENCIÓN DE DISPOSITIVOS DE ILUMINACIÓN AMBIENTAL Y SEÑALIZACIÓN, SIN CONSUMO ELÉCTRICO.

Objeto de la invención

La presente invención se encuadra en el sector técnico biotecnológico y arquitectónico. Su principal objeto consiste en el procedimiento de obtención de dispositivos de iluminación ambiental y señalización, capaces de emitir luz sin consumo eléctrico y sin dañar al medio, mediante el uso de poblaciones de bacterias de la especie Vibrio fischeri. Además del uso de poblaciones de esta clase de micro-organismos bioluminiscentes, se presentan varios diseños de soportes biodegradables que acogerían dichas poblaciones para dar forma a distintos dispositivos capaces de emitir luz sin consumir energía eléctrica.

Todo ello genera una serie de ventajas, de entre las que destacan las siguientes:

- Se sustituyen los tradicionales mecanismos de diseño y producción basados en el consumo de recursos naturales y la generación de desechos, por la generación de recursos y el impacto positivo en el medio.

- No se usa electricidad porque la luz emitida por los micro-organismos es natural.

- Se reduce la energía empleada en fabricar y mantener los actuales dispositivos artificiales que emiten luz ya que los micro-organismos crecen no se fabrican.

- Se reducen las emisiones de C02 producidas al fabricar dichos dispositivos artificiales para la emisión de luz.

- Se evita el impacto paisajístico y medioambiental y se elimina la noción de desecho (el medio no reabsorbe una farola, pero sí micro-organismos y blomateriales).

Estado de la técnica

Los prototipos de dispositivos bioluminiscentes que se presentan se encuentran en fase experimental aunque ya se han obtenido resultados de laboratorio que avalan su viabilidad, y los procedimientos y protocolos de cultivo de los micro-organismos

con los que se ha trabajado, se han particularizado para obtener los dispositivos bioluminiscentes correspondientes. Actualmente no existe ningún producto en el mercado con características similares, si bien se han realizado proyectos de investigación (también en fase experimental) que exploran las características bioluminiscentes de poblaciones de micro-organismos para emitir luz. Tal es el caso de los siguientes proyectos: Biomarío (Namba, Minamoto y Morimoto 2009), Deep Green 1 y Jellyfish Lounge (Takayama y Nicholson 2004), Exposure Smartsurfaces (Adelson, Feldman, Krauss, Ligeski, Sturm, Theisz 2009), Bio-Light (Clive van Heerden PHILIPS 2011).

El uso de micro-organismos bioluminiscentes con propósitos de diseño ha sido explorado por diferentes investigadores en distintas propuestas. Entre ellas, encontramos BioMario, una imagen del personaje del famoso videojuego de Nintendo configurada a partir de bacterias bioluminiscentes. En este proyecto, desarrollado por un equipo de la Universidad de Osaka liderado por Namba, Minamino y Morimoto para el concurso IGEM 2009, se utilizaron poblaciones de bacterias modificadas genéticamente para expresar colores rojos y verdes. Otras propuestas se centran en implementar poblaciones de bacterias en piezas de mobiliario. Este es el caso de las propuestas Deep Green 1 y Jellyfish Lounge, ambas desarrolladas por el Symbiotic Bacterial Light Project de la Universidad de Canberra. El primer proyecto consiste en una lámpara tubular que contiene agua y bacterias que brillan al ser excitadas por el movimiento del agua producido al inyectar aire en las estructuras tubulares. El segundo, se trata de una silla que tiene una pantalla con bacterias en cuyo ADN se introdujo la proteína GFP (extraída del ADN de la especie de medusa Aquorea victoria), la cual confiere a las bacterias la propiedad de emitir luz. Además de estas propuestas, Philips anunció el prototipo de lámpara Bio-Lamp en noviembre de 2011, la cual emite luz gracias a una serie de poblaciones de bacterias bioluminiscentes que se alimentan de metano. La lógica de funcionamiento de este prototipo es muy similar a la que Adelson, Feldman, Krauss, Ligeski, Sturm y Theisz utilizaron en 2009 para su proyecto Exposure para Smartsurfaces. Durante este mismo año se desarrolló la investigación sobre la manipulación de poblaciones de micro-organismos bioluminiscentes que se presenta en este documento.

Descripción del contenido de las figuras

Figura 1.A. Prototipos de dispositivos bioluminiscentes en estructura reticular de celdas de base circular y cuadrada para albergar poblaciones de Vibrío fischerí, donde:

1 - Membrana de bioplástico transparente.

2 - Soporte reticulado con celdas de bioplástico o caucho reciclado.

3 - Espacio para agar y poblaciones de Vibrío fischerí.

Figura 1.B. Dispositivos bioluminiscentes de estructura reticular rellenos de agar y bacterias Vibrío fischerí, para iluminación de espacios urbanos y pantallas publicitarias.

Figura 2.A. Prototipo de dispositivo bioluminiscente en estructura tubular flexible para albergar poblaciones de Vibrío fischerí, donde:

1 - Estructura tubular flexible de bioplástico transparente, rellena de agar y bacterias de la especie Vibrio fischerí.

Figura 2.B. Dispositivos bioluminiscentes de estructura tubular rellenos de agar y bacterias Vibrio fischerí para iluminación de espacios naturales.

Descripción de la invención

La novedad fundamental de la presente invención radica en el procedimiento de obtención de dispositivos de iluminación ambiental, aprovechando las cualidades lumínicas que presenta la especie de bacteria Vibrio fischerí para producir luz de forma natural sin consumir energía eléctrica y sin emitir residuos nocivos para el medio. Estas dos características son las ventajas que ofrece con respecto a sistemas de iluminación tradicionales. Además, la invención presenta diseños de geometrías biodegradables y/o recicladas que albergan poblaciones de estas clases de micro-organismos para configurar dispositivos bioluminiscentes en función de los resultados obtenidos en laboratorio.

Las dos mayores dificultades que entraña el cultivo de poblaciones de dichos micro-organismos son cómo hacer que brillen de forma más intensa y cómo mantenerlos vivos el máximo tiempo posible. En este sentido, la invención presenta una serie de estrategias relacionadas con las condiciones de cultivo y el diseño de las geometrías que albergan las poblaciones de bacterias y algas unicelulares. Dichas estrategias se explican a través del siguiente procedimiento de cultivo:

1) Procedimiento de cultivo poblaciones de Vibrio fischeri.

- Introducir poblaciones de bacterias en recipientes que contengan agar y depositarlos dentro de una incubadora a una temperatura que oscile entre 18°C y 27°C. Es recomendable que el peso de las bacterias en relación al del agar esté en una relación cuyo mínimo sea de 1:5 y cuyo máximo sea de 1:10.

- Esperar alrededor de una semana y realizar subcultivos dividiendo la mitad del contenido de cada uno de los recipientes en contenedores de igual tamaño a los originales, y con una cantidad de agar determinada por la misma relación de peso que se propone en el punto anterior. Seguidamente, los nuevos contenedores se depositan dentro de la incubadora en las mismas condiciones de temperatura que las señaladas con anterioridad. Este proceso se puede repetir hasta alcanzar la cantidad deseada de poblaciones de bacterias.

- Finalmente, las poblaciones de bacterias se disponen en las geometrías diseñadas y fabricadas con propósitos específicos para configurar dispositivos bioluminiscentes que emitan luz sin consumo eléctrico. Se recomienda que estas geometrías sean fundamentalmente superficiales y no se dispongan las poblaciones de bacterias en capas cuyo espesor sea mayor de 1,5cm porque su eficiencia lumínica es menor en relación al número de bacterias empleado para emitir luz.

Con respecto a los dispositivos bioluminiscentes que se propone patentar, se detallan a continuación los siguientes:

2) Descripción de prototipos para dispositivos bioluminiscentes que alberguen bacterias de la especie Vibrio fischerí.

- Estructura reticular de celdas (Fig.l.A y 1.B) para elaborar prototipos de pantallas publicitarias, elementos de iluminación ambiental urbana y de espacios interiores, o para usarse como señalética en parques naturales. Este tipo de estructura consiste en una placa superficial con pequeños volúmenes de base cuadrada o circular que se llenarían con agar y poblaciones de Vibrio fischerí. El tamaño de estas celdas variaría en función del uso. Las que se proponen oscilan entre 0.5cm y 2cm de diámetro (en el caso de las de base circular) y de 0.5x0.5cm a 2x2cm (en el caso de las... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el cultivo de micro-organismos bioluminiscentes utilizando poblaciones de bacterias de la especie Vibrio fischeri, caracterizado por introducir las poblaciones de bacterias de la especie Vibrio fischeri en recipientes que contengan agar y depositarlos dentro de una incubadora a una temperatura que oscile entre 18°C y 27°C, con un peso de bacterias en relación al de agar cuyo mínimo sea de 1:5 y cuyo máximo sea de 1:10.

2. Dispositivos bioluminiscentes de iluminación ambiental sin consumo eléctrico, que contienen poblaciones de bacterias de la especie Vibrio fischeri, tal y como se describen a continuación:

- Estructura reticular de celdas compuesta por una placa superficial preferentemente de bioplástico o caucho reciclado, con pequeños volúmenes de base cuadrada (de 0.5x0.5cm a 2x2cm) o circular (de 0.5cm a 2cm de diámetro), que contienen agar y poblaciones de Vibrio fischerñ,

- Estructura tubular lineal compuesta por tubos preferentemente de bioplástico transparente, aproximadamente de 1.5cm de diámetro, y de longitud variable, que contienen agar y poblaciones de Vibrio fischeri dispuestas en el espacio para acotarlo e iluminarlo.

3. Uso de la especie de bacterias bioluminiscentes Vibrio fischeri para la obtención de los dispositivos de iluminación ambiental y señalización, los cuales aparecen descritos en la reivindicación 2, cultivadas según el procedimiento de cultivo citado en la reivindicación 1.