Iluminación sostenible alimentada por proteínas artificiales
Los diodos emisores de luz blanca (WLED) se utilizan cada vez más en una amplia gama de aplicaciones, desde la iluminación interior de enfoque suave hasta la iluminación de calles y faros de vehículos. Los WLED consisten en un chip de alta energía recubierto por un fósforo inorgánico —generalmente un elemento de tierras raras y/o un compuesto tóxico— que degrada parcialmente la luz azul convirtiéndola en luz de color amarillo anaranjado. La combinación de ambas emisiones genera una iluminación blanca. «La iluminación basada en WLED es la tecnología de iluminación más eficiente de que disponemos hasta la fecha», explica el coordinador del proyecto ARTIBLED(se abrirá en una nueva ventana), Rubén Costa, de la Universidad Técnica de Múnich(se abrirá en una nueva ventana) (Alemania).
Desarrollo sostenible de la tecnología LED
Sin embargo, el uso de elementos de tierras raras y compuestos tóxicos en los WLED es desde hace tiempo uno de los principales obstáculos para el desarrollo sostenible de esta tecnología. El proyecto ARTIBLED se puso en marcha para abordar este punto, mediante el desarrollo de proteínas emisoras en recubrimientos poliméricos como filtros reductores del color. «El proyecto enfrentaba cuatro retos fundamentales», explica Costa. «Primero tuvimos que encontrar emisores orgánicos capaces de tolerar las condiciones de funcionamiento y luego diseñar andamiajes proteínicos para blindar aún más tales emisores orgánicos. Después tuvimos que aumentar la producción de colorantes y proteínas de forma rentable y, finalmente, desarrollar una composición de proteína y polímero adecuada para aplicaciones prácticas». Esos objetivos se lograron gracias a un consorcio del proyecto que incluía a químicos orgánicos e ingenieros de proteínas. Los expertos contaron con la ayuda de grupos teóricos, biocomputacionales y de espectroscopia. «El equipo del proyecto trabajó conjuntamente para explorar más de ochenta emisores diferentes y diez mil diseños de proteínas hasta conseguir dos proteínas fluorescentes artificiales con emisiones de baja y media energía», añade Costa. «Además, se estableció con éxito la producción a gran escala de proteínas».
Dos tipos de proteína fluorescente artificial
Costa considera que ARTIBLED ha conseguido dos objetivos. «En primer lugar, logramos desarrollar proteínas fluorescentes artificiales que emiten en la parte de baja energía del espectro con rendimientos cuánticos de fotoluminiscencia y fotoestabilidad notables», señala. «Esta primera proteína podría aplicarse para la conversión descendente de fotones con fines médicos o utilizarse como un nuevo tipo de biomarcador». La segunda proteína artificial, con una banda de emisión eficiente y amplia de energía media, podría utilizarse para diseñar filtros de color de proteína monocomponente para la emisión blanca. «Normalmente, esta operación ha requerido varios tipos de proteínas fluorescentes o emisores, lo que ha generado una corrupción del color relacionada con las diferentes velocidades de fotoblanqueo de cada proteína», añade Costa.
Iluminación, imagen y microscopía fluorescente
De este modo, el proyecto ARTIBLED ha demostrado que las proteínas fluorescentes artificiales podrían utilizarse para producir filtros de color de bajo coste y gran eficacia para los WLED, evitando la necesidad de utilizar elementos de tierras raras o compuestos tóxicos. El avance podría contribuir a mantener a Europa en la vanguardia de la innovación en iluminación. De hecho, Costa ve una amplia gama de usos potenciales para estos materiales proteínicos altamente emisivos y estables. «Acabamos con dos nuevas familias de proteínas artificiales emisoras que podrían ser de gran interés para fines de manipulación de fotones», señala. «Además, mantuvieron sus excelentes características de emisión en revestimientos poliméricos de base acuosa. Actualmente estamos explorando su aplicación para diversos fines de iluminación, así como para la obtención de imágenes y la microscopía fluorescente».
