Un estudi liderat per l’IBEC, amb seu al Parc Científic de la Universitat de Barcelona (PCB-UB), demostra que un mateix biomaterial, el quitosan, pot ser modificat amb quantitats traça d’ions metàl·lics per ajustar la seva rigidesa i flexibilitat sense canviar la seva química base. Aquesta tècnica s’inspira en la manera com els insectes construeixen els seus exoesquelets, combinant parts rígides i flexibles en una sola peça.
Aquesta aproximació busca superar els reptes del reciclatge dels productes moderns, sovint compostos per múltiples materials. Segons Javier G. Fernández, líder de l’estudi, si un sol material pot comportar-se de manera diferent en diferents zones, es simplifica el procés de reciclatge o compostatge. Els organismes vius, com els insectes, ja apliquen aquesta "economia de materials" per aconseguir funcionalitats diverses amb un sol polímer base.
L’equip va utilitzar quitosan, un derivat de la quitina, i va introduir ions de coure, zinc o níquel. Les interaccions amb aquests ions modifiquen l’associació de les cadenes del polímer. El quitosan dopat amb zinc va resultar més fort i rígid, el dopat amb coure més dúctil, i el dopat amb níquel va mostrar una propietat única de major rigidesa en mullar-se, un fenomen ja observat en estudis anteriors de l’IBEC.
Com a prova de concepte, els investigadors van construir una estructura en forma de ventall, inspirada en l’origami, combinant quitosan rígid i flexible en una làmina contínua. Aquesta peça es pot plegar i desplegar de manera controlada, simulant el moviment d’una ala d’insecte sense necessitat de cola, costures o peces separades. L’estudi també va analitzar la degradació dels materials en terra, amb versions dopades que es degradaven a diferents ritmes.
“"La natura canvia habitualment les propietats locals d’un únic material per guanyar eficiència. Un insecte construeix tot el seu exoesquelet com una sola peça contínua, i tot i això inclou parts molt flexibles, com les articulacions de les potes, i parts molt rígides, com el tòrax o les ales. Això és eficient de produir, perquè l’animal només ha d’ajustar un únic procés, i també és eficient des del punt de vista mecànic, perquè una estructura sense unions és molt més resistent que una altra construïda unint peces separades."
