Una membrana autorregenerativa que actúa como filtro inverso, bloqueando partículas pequeñas y dejando pasar las grandes, es el trabajo "sacado directamente de la ciencia ficción" de un equipo de ingenieros mecánicos de Penn State.

"Filtros convencionales, como los que se usan para hacer café, Permitir que los objetos pequeños pasen mientras se mantienen contenidos los objetos más grandes. "dijo Birgitt Boschitsch, estudiante de posgrado en ingeniería mecánica.

Ella y el equipo de investigación sin embargo, desarrolló exactamente lo contrario, un material líquido estabilizado que filtra los objetos más pequeños y permite el paso de los más grandes. La investigación se publicó hoy (24 de agosto) en línea en Avances de la ciencia .

El equipo experimentó con líquidos por sus propiedades únicas.

"Si mete el dedo en un vaso de agua y lo saca, la superficie del agua se autocura, "explicó Tak-Sing Wong, el profesor de carrera temprana de la familia Wormley y profesor asistente de ingeniería mecánica y biomédica.

Esta membrana recién desarrollada hace lo mismo, pero a diferencia de los filtros convencionales, éste no separa los objetos por tamaño. En lugar de, responde a la cinética de un objeto, o movimiento, energía.

"Típicamente, un objeto más pequeño está asociado con una energía cinética más baja debido a su masa más pequeña, "Dijo Wong". el objeto más grande con una energía cinética más alta pasará a través de la membrana, mientras que el objeto más pequeño con menor energía cinética será retenido ".

Además, la membrana envuelve el objeto a medida que lo atraviesa, permitiendo que la membrana se cure completamente sobre la parte superior del objeto que la atraviesa.

En su forma más simple, la membrana se puede crear con agua y una sustancia que estabiliza la interfaz entre el líquido y el aire, y tiene una estructura similar a la de una membrana celular biológica. Para crear el prototipo inicial, el equipo utilizó una simple película de jabón. Luego, los componentes podrían modificarse y optimizarse para cumplir propósitos únicos, como una mayor robustez mecánica, propiedades antibacterianas, o neutralización de olores.

"Podría agregar componentes que hagan que la membrana dure más o componentes que le permitan bloquear ciertos gases, "Explicó Boschitsch." Hay un sinfín de aditivos potenciales entre los que elegir para adaptar una membrana a la aplicación de interés ".

Mirando hacia el futuro, los investigadores visualizan cualquier número de creatividades, aplicaciones del mundo real para la membrana. Si los médicos necesitan realizar una cirugía abierta sin un quirófano limpio, una situación potencial en áreas remotas o en campos de batalla militares, este material podría actuar como una película quirúrgica para ayudar a reproducir el entorno limpio necesario para operar de manera segura.

No solo la membrana podría servir como barrera de partículas, pero las propiedades de autocuración también permitirían el paso de dispositivos médicos, como herramientas quirúrgicas, mientras los contaminantes permanecen fuera.

"El filtro de membrana podría potencialmente prevenir los gérmenes, que el polvo o los alérgenos lleguen a una herida abierta, sin dejar de permitir que un médico realice una cirugía de forma segura, ", Dijo Wong." Esta membrana podría hacer esto posible ".

La investigación también puede afectar a las regiones en desarrollo donde existen problemas de saneamiento.

"Mil millones de personas en el mundo todavía defecan abiertamente por muchas razones, uno es que las letrinas huelen mal, ", Explicó Boschitsch." Pero si esto pudiera aplicarse a esos inodoros, podría permitir que los residuos sólidos atraviesen la membrana, mientras que los gases causantes de olores permanecerán atrapados ".

Es el potencial de impacto en el mundo real lo que inspira al equipo.

"Siempre me ha interesado el desarrollo de tecnologías que puedan ayudar directamente a las personas, ", Dijo Boschitsch." Hacer algo que pueda abordar un desafío que enfrenta la humanidad, en un país en desarrollo, por ejemplo, es algo que encuentro significativo ".

Mirando hacia el futuro, el equipo planea desarrollar aún más la membrana con funciones mejoradas, y colaborar con otros investigadores para probar y adaptar esta membrana para aplicaciones prácticas. "El cielo es realmente el límite, "Dijo Wong.