Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada Biológicamente en la Universidad de Harvard han desarrollado un nuevo material que imita la excepcional fuerza, resistencia y versatilidad de uno de los más extraordinarios sustancias de la naturaleza, la cutícula de los insectos. De bajo coste, es biodegradable y biocompatible, por lo que el nuevo material, llamado Shrilk.
Quizás pueda reemplazar algún día a los plásticos en productos de consumo y ser usado de forma segura en una variedad de aplicaciones médicas, según los científicos. Los resultados de la investigación aparecen en la edición online de la revista Advanced Materials.
La cutícula natural de los insectos, como la que se encuentra en el exoesqueleto rígido de una mosca o un saltamontes, está especialmente preparada para el reto de proporcionar protección sin añadir peso o volumen. Como tal, puede desviar ataques químicos y tensiones físicas sin dañar los componentes internos del insecto, mientras que da estructura a los músculos y las alas de los insectos. Es tan ligera que no inhibe el vuelo y tan delgada que permite una mayor flexibilidad. También es notable es su capacidad de variar sus propiedades, de rígida a lo largo de los segmentos del cuerpo y las alas del insecto a elástica en las uniones de sus extremidades.
La cutícula de los insectos es un material compuesto que consiste en capas de quitina, un polímero de polisacárido y proteínas organizados en una estructura laminar como la madera. Interacciones mecánicas y químicas entre estos materiales proporcionan a la cutícula sus propiedades únicas. Mediante el estudio de estas interacciones complejas y recreando este diseño laminar único en el laboratorio, los científicos de Harvard fueron capaces de diseñar una fina película con la misma composición y estructura que la cutícula de los insectos. El material se llama Shrilk porque está compuesto de proteínas fibroína de seda y de la quitina, que comúnmente se extrae de las conchas vacías de los camarones.
Bolsas de basura y pañales
Shrilk es similar en resistencia y dureza a una aleación de aluminio, pero con solo la mitad de peso. Es biodegradable y se puede producir a bajo coste, ya que la quitina está disponible como un producto de desecho del camarón. También es fácil de moldear en formas complejas, tales como tubos. Al controlar el contenido de agua en el proceso de fabricación, los investigadores fueron capaces incluso variar su rigidez, de elástico a rígido.
Estos atributos pueden tener múltiples aplicaciones. Como una alternativa barata y ambientalmente segura del plástico, Shrilk podría ser utilizado para hacer bolsas de basura, envases, y pañales que se degraden rápidamente. Como material excepcionalmente fuerte y biocompatible, podría ser utilizado para suturar heridas que llevan grandes cargas, como en la reparación de una hernia o como un «andamio» para la regeneración de tejidos. El material «tiene el potencial para ser una solución a algunos de los problemas más críticos de hoy en día para el medio ambiente y un paso adelante hacia importantes avances médicos», dicen sus creadores.
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