Un nou estudi liderat pel Centre de Recerca Biomèdica en Xarxa (CIBER), amb participació de l'Institut d'Enginyeria de Biointegració de Catalunya (IBEC), ha aconseguit programar localment un biomaterial perquè sigui rígid en unes zones i flexible en altres, una estratègia inspirada en la natura, utilitzada per insectes i altres artròpodes.
Aquesta investigació, publicada a la revista Journal of Materials Chemistry A, ha permès construir estructures articulades amb segments rígids i juntes flexibles dins d'una mateixa làmina contínua. L'aproximació, que utilitza només traces de metalls per modular les propietats del chitosan, un biopolímer derivat de la quitina, simplifica tant la fabricació com el reciclatge dels objectes.
Segons Javier G. Fernández, professor d'investigació ICREA a l'IBEC i líder de l'estudi, el principal obstacle en el reciclatge actual és la recuperació i classificació de materials diferents en un mateix producte. Si un sol material pot adaptar-se a diferents funcions, es pot reciclar o compostat com una unitat única, eliminant la necessitat de separació.
Els investigadors van introduir ions de coure, zinc o níquel en el chitosan dissolt. Les interaccions entre aquests ions i el polímer van permetre modular la rigidesa, la resistència i la flexibilitat del material. Per exemple, el chitosan dopat amb zinc es va tornar més fort i rígid, mentre que el dopat amb coure va augmentar la seva elasticitat. Curiosament, el material dopat amb níquel es va tornar més fort i rígid en mullar-se, a diferència de les versions dopades amb zinc i coure, que es debilitaven.
Per demostrar la utilitat d'aquesta programació local, l'equip va crear una estructura en forma de ventall, inspirada en l'origami, que combina chitosan rígid (amb níquel) i flexible (sense dopatge) en una sola làmina. Aquesta peça es pot plegar i desplegar de manera controlada, com una ala d'insecte, sense necessitat de cola, costures o peces separades.
Les proves de degradació en sòl van mostrar que els films dopats amb zinc es van degradar completament en tres setmanes, els dopats amb coure van perdre aproximadament la meitat de la seva massa, i els dopats amb níquel, els més resistents en humit, van degradar-se més lentament.
Aquests resultats obren la porta a l'ús de materials biològics per crear funcions mecàniques diverses dins d'una estructura contínua. Els propers passos inclouen avaluar la durabilitat sota moviment repetit, adaptar el procés per a la fabricació a gran escala i estudiar la interacció dels materials amb el medi ambient.
