Un nuevo estudio liderado por el Centro de Investigación Biomédica en Red (CIBER), con participación del Instituto de Ingeniería de Biointegración de Cataluña (IBEC), ha logrado programar localmente un biomaterial para que sea rígido en unas zonas y flexible en otras, una estrategia inspirada en la naturaleza, utilizada por insectos y otros artrópodos.
Esta investigación, publicada en la revista Journal of Materials Chemistry A, ha permitido construir estructuras articuladas con segmentos rígidos y juntas flexibles dentro de una misma lámina continua. El enfoque, que utiliza solo trazas de metales para modular las propiedades del quitosano, un biopolímero derivado de la quitina, simplifica tanto la fabricación como el reciclaje de los objetos.
Según Javier G. Fernández, profesor de investigación ICREA en el IBEC y líder del estudio, el principal cuello de botella en el reciclaje actual es la recuperación y clasificación de materiales diferentes en un mismo producto. Si un solo material puede adaptarse a diferentes funciones, se puede reciclar o compostar como una unidad única, eliminando la necesidad de separación.
Los investigadores introdujeron iones de cobre, zinc o níquel en el quitosano disuelto. Las interacciones entre estos iones y el polímero permitieron modular la rigidez, la resistencia y la flexibilidad del material. Por ejemplo, el quitosano dopado con zinc se volvió más fuerte y rígido, mientras que el dopado con cobre aumentó su elasticidad. Curiosamente, el material dopado con níquel se volvió más fuerte y rígido al mojarse, a diferencia de las versiones dopadas con zinc y cobre, que se debilitaban.
Para demostrar la utilidad de esta programación local, el equipo creó una estructura en forma de abanico, inspirada en el origami, que combina quitosano rígido (con níquel) y flexible (sin dopaje) en una sola lámina. Esta pieza se puede plegar y desplegar de manera controlada, como un ala de insecto, sin necesidad de pegamento, costuras o partes separadas.
Las pruebas de degradación en suelo mostraron que las películas dopadas con zinc se degradaron completamente en tres semanas, las dopadas con cobre perdieron aproximadamente la mitad de su masa, y las dopadas con níquel, las más resistentes en húmedo, se degradaron más lentamente.
Estos resultados abren la puerta al uso de materiales biológicos para crear diversas funciones mecánicas dentro de una estructura continua. Los próximos pasos incluyen evaluar la durabilidad bajo movimiento repetido, adaptar el proceso para la fabricación a gran escala y estudiar la interacción de los materiales con el medio ambiente.
