Plástico duro a suave y viceversa

Con fecha 6 de marzo de 2008, la revista estadounidense “Science” publicó un estudio desarrollado por un equipo interdisciplinario de Científicos estadounidenses de la Universidad Case Western Reserve (Ohio) que da a conocer un nuevo material inspirado en la piel rugosa de los pepinos de mar o holoturia, un animal invertebrado con el cuerpo suave y alargado, capaz de ser a la vez flexible y rígido. Estas criaturas pueden rápidamente endurecer su piel, normalmente muy suave, en reacción a una amenaza.

Se trata de un nuevo polímero dotado de cualidades mecánicas y químicas que le permiten adaptarse a diferentes ambientes. Este plástico puede convertirse, como la piel del pepino de mar, duro y a la inversa suave, tras segundos de contacto con líquido, precisaron los científicos. "Podemos fabricar estos nuevos polímeros programando sus propiedades mecánicas, su grado de rigidez o de suavidad, cuando son expuestos a sustancias químicas específicas", explicó Christoph Weder, uno de los autores principales del estudio.

“Los materiales se diseñaron para tornarse de un plástico duro — como el de un estuche de CD— a un elastómero cuando se sumerge en agua” agregó Rowan, quien ha sido compañero de Weder en el proyecto por casi seis años.

“Nuestros nuevos materiales fueron adaptados para responder específicamente al agua y a presentar una mínima hinchazón del objeto impregnado, así que no mojan como una esponja,” dijo Shanmuganathan.

En estudios anteriores, los biólogos marinos han demostrado que el efecto de la conmutación en el fino tejido biológico se deriva de distintas estructuras de nanocompuestos en la cual las nanofibras del colágeno —que son altamente rígidas— están implantadas dentro de un fino tejido conectivo suave. La rigidez es mediada por los productos químicos específicos que son secretados por el sistema nervioso del animal y que controlan las interacciones entre las nanofibras del colágeno. Cuando están conectados, las nanofibras forman una red que refuerza considerablemente el aumento de rigidez total del material, comparado al estado desconectado que mantiene la suavidad.

El equipo de la Universidad Case Western Reserve está interesado en utilizar tal dinámica mecánica de materiales en aplicaciones biomédicas, por ejemplo en sustratos adaptables para micro electrodos intracorticales. Estos dispositivos se están desarrollando como parte de un “sistema nervioso artificial” que tiene el potencial de ayudar a pacientes que sufren de enfermedades como Parkinson, lesiones de la médula espinal, y otros desórdenes donde se compromete la interfaz entre el movimiento del cuerpo y el cerebro.

 Un problema observado en estudios experimentales es que la calidad de las señales registradas del cerebro por tales microelectrodos se degrada generalmente dentro de algunos meses después de la implantación, originando usos crónicos desafiadores. Una hipótesis para esta falla es que debido a que se requiere una elevada rigidez en los electrodos para su inserción, se causa daño alrededor del fino y suave tejido del cerebro.

“Creemos que si se utiliza el polímero mecánicamente adaptable para la elaboración de los electrodos se podría aliviar este problema” explica Dustin Tyler, que se especializa en la interconexión de los nervios y el estímulo eléctrico funcional.

El desarrollo y la prueba de los microelectrodos experimentales que implican los nuevos materiales adaptantes esta actualmente en curso. “Por esta razón diseñamos nuestros primeros materiales para responder al agua” explica Weder. “Esto permite que los electrodos rígidos lleguen a ser suaves cuando está implantada en el cerebro que es rico en agua”, agrega.