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Ingenieros crean materiales programables a base de seda con funciones integradas y predefinidas

Ingenieros de la Universidad de Tufts, en Boston, Massachusetts, Estados Unidos, han creado un nuevo formato de sólidos a partir de proteínas de seda que pueden preprogramarse con funciones biológicas, químicas u ópticas, como componentes mecánicos que cambian de color con la tensión, administradores de fármacos o que responden a la luz, según un documento publicado esta semana en la edición digital de 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
Usando un método de fabricación basado en agua centrado en el autoensamblaje de proteínas, los investigadores generaron materiales tridimensionales al por mayor a partir de fibroína de seda, la proteína que da a la seda su durabilidad. Luego manipularon los materiales con moléculas solubles en agua para crear múltiples formas sólidas, desde la nano a la microescala, con funciones integradas y pre-diseñadas.
Por ejemplo, los investigadores crearon un imperdible quirúrgico que cambia de color cuando se acerca a sus límites mecánicos y está a punto de fallar, tornillos funcionales que se pueden calentar bajo demanda en respuesta a luz infrarroja y un componente biocompatible que permite la liberación mantenida de agentes bioactivos, como enzimas.
Aunque se necesitan más investigaciones, entre las aplicaciones adicionales podrían estar nuevos componentes mecánicos para la ortopedia que pueden estar incrustados con factores de crecimiento o enzimas, un tornillo quirúrgico que cambia de color a medida que alcanza sus límites, 'hardwares' como tuercas y tornillos que detectan e informan sobre las condiciones ambientales de su entorno, o artículos de uso doméstico que pueden remodelarse o reformarse.
La singular estructura cristalina de la seda lo convierte en uno de los materiales más resistentes de la naturaleza. La fibroína, una proteína insoluble encontrada en la seda, tiene una importante capacidad de proteger otros materiales mientras que es totalmente biocompatible y biodegradable.
"La capacidad de integrar elementos funcionales en biopolímeros, controlar su autoensamblaje y modificar su forma última crea oportunidades significativas para la fabricación de materiales multifuncionales de alto rendimiento", concluye Fiorenzo G. Omenetto, profesor en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts y también en el Departamento de Física de la Escuela de Artes y Ciencias.