Los investigadores del Imperial College de Londres han creado bloques en 3D que pueden repararse a sí mismos en respuesta a los daños. Estos “ladrillos vivientes” de ingeniería especial aprovechan la capacidad de la biología para curar y reconstituir el material.
La obra, publicado en Nature Communications, podría conducir a la creación de materiales que detecten y curen su propio daño. Materiales capaces de reparar una grieta en un parabrisas, un desgarro en el fuselaje de un avión o un agujero en la carretera.
Ladrillos vivos que se reparan solos
Al integrar bloques de construcción en materiales de construcción autorreparables, los científicos podrían reducir la cantidad de mantenimiento requerido y extender la vida útil y la utilidad de un material.
En el pasado hemos creado biomateriales viviendo con sensores incorporados capaces de detectar señales y cambios ambientales. Ahora hemos creado 'ladrillos' vivos que pueden detectar daños y responder a ellos. Curarte y repararte a ti mismo.
Tom Ellis, Departamento de Bioingeniería del Imperial College, primer autor del estudio
¿Cómo funcionan los materiales autocurativos?
De la misma manera que la arquitectura utiliza ladrillos modulares que se pueden ensamblar en una variedad de estructuras de construcción, esta investigación demuestra que el mismo principio se puede aplicar al diseño y construcción de materiales a base de celulosa bacteriana.
Para crear estos materiales, los investigadores modificaron genéticamente bacterias llamadas komagataeibacter rheticus para hacerlos producir cultivos celulares fluorescentes en forma de esfera 3D, conocidos como esferoides, y para proporcionarles sensores que detecten daños. Luego organizaron los esferoides en diferentes formas y patrones, demostrando el potencial de los esferoides como 'bloques de construcción modulares'.
Los resultados
El equipo usó un perforador para dañar una capa gruesa de celulosa bacteriana, un material similar a un andamio producido por ciertas bacterias. Luego insertaron los esferoides recién crecidos en los orificios y, después de incubarlos durante tres días, vieron una excelente reparación estructuralmente estable que restauró la textura y apariencia del material.
Al colocar los esferoides en el área dañada e incubar los cultivos, los ladrillos vivos pudieron detectar el daño y volver a hacer crecer el material para repararlo.
Tom Ellis
Este descubrimiento abre un nuevo enfoque en el que los materiales cultivados se pueden utilizar como módulos con funciones adicionales a las constructivas.
Posibles aplicaciones: ladrillos vivos para cada uso
Los posibles ladrillos vivos que pueden surgir de esto son muchos: por ejemplo, con las células de levadura que secretan proteínas de importancia médica, se podrían fabricar películas reparadoras de la piel produciendo las hormonas y enzimas necesarias por sí mismas.
El desafío es imitar y combinar las diferentes características que ofrece la biología. No se trata solo de emular esos sistemas, sino de diseñar la biología para darle una funcionalidad adicional.
El siguiente paso de este grupo de investigadores es desarrollar nuevos ladrillos vivos, esferoides con diferentes propiedades. También necesitas combinarlos con materiales como algodón, grafito y gelatinas para crear proyectos más complejos.
La investigación podría dar lugar a nuevos dispositivos electrónicos implantables o parches de biosensores médicos.
