Crean un material inteligente que recopila información medioambiental

Un grupo de ingenieros y científicos norteamericanos de la University of Southern Mississippi y de la National Science Foundation ha desarrollado un nuevo material artificial que imita el funcionamiento de los cilios, diminutas estructuras naturales que pueden hallarse en células y organismos unicelulares. Los mismos recopilan información sensorial y producen respuestas mecánicas, algo que busca reproducirse en el nuevo material artificial, que tendría amplia aplicación industrial en sensores destinados al control de diferentes indicadores ambientales.

La investigación fue desarrollada por especialistas del Materials Research Science and Engineering Center de la University of Southern Mississippi, junto a expertos de la Division of Materials Research de la National Science Foundation. El trabajo fue publicado en el medio especializado Advanced Functional Materials, y también fue difundido mediante una nota de prensa de la National Science Foundation.

Los ingenieros y científicos buscan imitar con este nuevo material artificial a la naturaleza, concretamente al funcionamiento de los cilios, estructuras pequeñas que se hallan en una variedad de células y organismos unicelulares, incluyendo por ejemplo a la piel humana. Su principal función es recopilar la información sensorial y generar respuestas mecánicas.

De esta manera, los organismos que los poseen pueden moverse espontáneamente ante distintos estímulos. Por primera vez, los investigadores han creado cilios artificiales, que responden a los cambios en la temperatura, la radiación electromagnética, la acidez y otras características.

Materiales versátiles

Por otro lado, a medida que el entorno cambia y regresa a su estado original, los cilios artificiales también varían y se adaptan a las nuevas condiciones. Aunque el nuevo material artificial no es exactamente igual a los cilios naturales, el mismo responde a estímulos térmicos, químicos y electromagnéticos.

En consecuencia, el hallazgo permite a los investigadores controlar el material y abrir un conjunto de posibilidades ilimitadas para su uso futuro. Los cilios son estructuras onduladas, similares a pelos, que se extienden en la superficie externa de varios organismos, como por ejemplo en la piel humana.

El hombre, distintos animales y organismos unicelulares utilizan a los cilios para detectar diferentes datos del medio ambiente, recopilando información que les permite adaptarse al mismo. Ahora, una nueva película de copolímero delgado desarrollada en el marco de la investigación mencionada permite obtener las mismas funciones y aplicaciones de forma artificial.

La investigación se centra en el desarrollo de materiales que puedan obtener respuestas de varios niveles, en condiciones diferentes y en varias escalas de tiempo. Según los ingenieros a cargo del proyecto, este tipo de materiales inteligentes que imitan procesos naturales marcará el futuro de la ciencia y la ingeniería e impulsará las tecnologías del futuro.

Nuevos sensores de detección medioambiental

Para desarrollar el nuevo material artificial se ha aplicado un proceso utilizado por años para producir pinturas de látex, conformando delgadas películas basadas en copolímeros. La composición química de los mismos hace posible que se incorporen sensores moleculares a los filamentos.

Los sensores responden a la temperatura, la acidez y la radiación ultravioleta. Por otra parte, los filamentos que presenta el material son capaces de realizar movimientos de locomoción, agitarse, contraerse y expandirse en respuesta a diferentes estímulos. En consecuencia, los cilios artificiales pueden tener un amplio campo de aplicaciones.

Además, son capaces de absorber y emitir luz, cambiando de color como reacción a los rayos ultravioleta. Todas estas características permitirían que la incorporación del nuevo material en distintos dispositivos facilite la detección de la presencia de toxinas o la falta de oxígeno en un medio ambiente determinado.

Las oportunidades hacia el futuro para el uso de sensores que aplicarían este nuevo material serían realmente ilimitadadas. Por ejemplo, podrían aplicarse en la detección de los niveles de diferentes sustancias o drogas en el organismo humano, o para pruebas y análisis del aire o el agua.