El investigador Carlos Sánchez Somolinos, del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), centro mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza, lidera una investigación pionera que combina la electro-escritura por fusión de materiales inteligentes para aplicaciones biomédicas y robótica blanda. Los investigadores han utilizado por primera vez materiales activos sensibles a estímulos, lo que conduce a estructuras biomiméticas activas con funciones mecánicas programables digitalmente. El estudio, publicado en Advanced Materials, marca un hito que podría sentar las bases para cultivos celulares que imitan con precisión los tejidos vivos.
El equipo ha usado por primera vez materiales activos sensibles a estímulos, lo que deriva en estructuras biomiméticas activas con funciones mecánicas programables digitalmente. “Fabricadas con materiales adecuados, estas estructuras podrían servir como andamiajes biomiméticos mecánicamente activos, frente a los pasivos utilizados actualmente, proporcionando un andamiaje donde las células experimenten fuerzas cíclicas similares a las que sienten en los tejidos vivos, como el corazón”, explica Sánchez Somolinos. Junto a él firman el estudio Mehrzad Javadzadeh, estudiante de doctorado de la Universidad de Zaragoza en el INMA, y Jesús del Barrio, profesor de la Universidad de Zaragoza e investigador en el INMA.
Esta novedosa plataforma de microfabricación se aplica por primera vez a elastómeros de cristal líquido, materiales inteligentes que responden mecánicamente a estímulos externos como la temperatura. La metodología presentada ha permitido depositar digitalmente fibras ultrafinas con diámetros de apenas unas micras, frente a las de centenares de micras típicamente obtenidas mediante impresión 3D convencional. Como resultado, se han conseguido microestructuras de dimensiones muy pequeñas, inaccesibles hasta ahora con otras técnicas. La nueva técnica supera las metodologías actuales de microfabricación de estos materiales, ofreciendo microestructuras inteligentes sin precedentes con deformación mecánica bajo demanda. “Este trabajo nos brinda la oportunidad de explorar lo pequeño”, resume Sánchez Somolinos.
Durante el proceso de electro-escritura, el material adquiere una orientación microscópica clave para controlar con precisión la magnitud y dirección de las fuerzas que ejerce cuando es excitado por temperatura. Las estructuras preparadas tienen carácter inteligente, deformándose controladamente ante estímulos externos, y poseen una notable capacidad para realizar esfuerzos y trabajo mecánico, con potencial en áreas como la robótica blanda y la biomedicina.
Actualmente, la técnica de la electro-escritura es empleada en biomedicina por algunos grupos de investigación internacionales para preparar andamiajes estáticos que imitan características estructurales de tejidos vivos nativos, como el miocardio. La microestructuración con electro-escritura de materiales activos sensibles a estímulos, demostrada en este trabajo, lleva a estructuras biomiméticas activas con funciones mecánicas programadas digitalmente. “Se trata de procurar estructuras que emulen la matriz extracelular de la manera más representativa posible, es decir, tridimensionales y dinámicas”, explica el investigador.
El Laboratorio de Manufacturación Avanzada del INMA ya demostró en 2017 la impresión 4D de elastómeros de cristal líquido, una técnica que permite fabricar estructuras inteligentes con estos materiales.
