Crean material “viviente” que podría emular los latidos del corazón

Han usado por primera vez materiales activos sensibles a estímulos, lo que conduce a estructuras biomiméticas activas con funciones mecánicas que pueden programarse digitalmente.

Este avance podría ser la base para realizar cultivos celulares que emulen de manera más precisa a los tejidos vivos.

El trabajo lo ha realizado el equipo de Carlos Sánchez Somolinos, del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), instituto mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza, en España.

“Fabricadas con materiales adecuados, estas estructuras podrían servir como andamiajes biomiméticos mecánicamente activos, frente a los pasivos utilizados en la actualidad, proporcionando, bajo una estimulación adecuada, un andamiaje en el que las células en él cultivadas sientan las fuerzas cíclicas que experimentan en los tejidos vivos, por ejemplo, el corazón”, explica Sánchez Somolinos.

Esta novedosa plataforma de microfabricación se aplica por primera vez en el mundo a elastómeros de cristal líquido, materiales inteligentes que responden mecánicamente a un estímulo externo (en este caso, la temperatura).

La metodología presentada ha permitido depositar digitalmente fibras ultrafinas de elastómeros de cristal líquido con diámetros de apenas unas micras, frente a las de centenares de micras típicamente obtenidas mediante impresión 3D convencional.

Como resultado, se han obtenido microestructuras de estos materiales con dimensiones muy pequeñas que hasta ahora eran inaccesibles con otras técnicas de estructuración.

La nueva técnica propuesta supera, de esta manera, las metodologías actuales de microfabricación de estos materiales en lo que respecta a su tamaño y control de la orientación molecular, permitiendo obtener 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 electroescritura, el material adquiere una orientación microscópica preferente que es clave para controlar con precisión la magnitud y la dirección de las fuerzas que ejerce luego el material cuando es excitado con temperatura.

Las estructuras preparadas con esta nueva plataforma de impresión tienen carácter inteligente, deformándose de manera controlada frente al estímulo externo, y atesoran una notable capacidad para realizar esfuerzos y trabajo mecánico de utilidad potencial en ámbitos como la robótica blanda y la biomedicina.

Actualmente, la técnica de la electroescritura es empleada por algunos grupos de investigación internacionales en el ámbito de la biomedicina en combinación con materiales biocompatibles pasivos, como la policaprolactona, para preparar andamiajes estáticos para cultivo celular que imitan las características estructurales encontradas en tejidos vivos nativos, como el miocardio.

La microestructuración con electroescritura de materiales activos sensibles a estímulos, demostrada en el presente trabajo, conduce a estructuras biomiméticas activas con funciones mecánicas programadas digitalmente.

“Se trata de procurar unas estructuras que emulen la matriz extracelular de la manera más representativa posible, es decir, tridimensionales y dinámicas”, explica el investigador.

Se prevé que los desarrollos en esta área puedan revolucionar los campos de la cirugía mínimamente invasiva, la manipulación de materiales, la piel electrónica y las interfaces persona-máquina.

Fuente: Advanced Materials