Camarón, las langostas y los hongos pueden no parecer grandes herramientas para el campo de batalla, pero tres ingenieros de la Universidad de Houston están usando quitina, un derivado de la glucosa que se encuentra en las paredes celulares de artrópodos y hongos, y técnicas de impresión en 3-D para producir recubrimientos multicapa de alto impacto que pueden proteger a los soldados contra las balas. láseres gases tóxicos y otros peligros.

Aunque el maíz es más conocido como un material de base biológica, La quitina es prometedora como un material comúnmente disponible que podría procesarse y usarse en algunos productos que ahora requieren plásticos a base de petróleo. dijo Alamgir Karim, Catedrático de la Cátedra Dow de ingeniería química y biomolecular.

"¿Qué pasaría si pudiéramos procesar estos materiales y llevarlos a un cierto nivel de rendimiento, ¿para que podamos hacer cosas realmente buenas en el mundo de los plásticos? ”, preguntó.“ Serían biodegradables por diseño, para que pudieran descomponerse y regresar a la madre naturaleza ".

Karim, quien también se desempeña como director del International Polymer &Soft Matter Center y del programa de ingeniería de materiales en UH, es investigador principal del proyecto, financiado por $ 660, 000 subvención del Departamento de Defensa de EE. UU. Venkatesh Balan, profesor asistente de tecnología de la ingeniería, y Megan Robertson, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular, son co-investigadores principales.

Están encargados de desarrollar Películas multicapa duraderas y antimicrobianas capaces de resistir el impacto de proyectiles o láseres al mismo tiempo que absorben gas tóxico. Karim dijo que el trabajo también tendrá aplicaciones más allá del ejército, potencialmente expandiendo sus beneficios ambientales.

La quitina es el componente principal de las paredes celulares de los hongos y los exoesqueletos de los artrópodos. incluidos los crustáceos, insectos y moluscos. También se encuentra en escamas de pescado. Se puede cosechar y procesar para producir quitosano, o quitina desacetilada, una fibra que también se produce y vende como suplemento dietético para tratar la obesidad, colesterol alto, presión arterial alta y enfermedad de Crohn. El quitosano es más fácil de manejar que la quitina quebradiza.

Balan, cuyo laboratorio produce biomoléculas para uso médico e industrial, utiliza procesos químicos y enzimáticos para producir moléculas de quitosano utilizando conchas de crustáceos. "Estamos tratando de hacer lo mismo con los hongos, " él dijo, señalando que los hongos producen un grado más consistente de polimerización de manera sostenible, ayudando a estandarizar la producción de quitina y luego procesarla para convertirla en quitosano.

Una fuente estable de polímeros de quitosano será solo el comienzo. Robertson determinará cómo alterar la composición atómica en la superficie del quitosano para mejorar la forma en que interactúa con las capas funcionales. Su investigación incluye el diseño de polímeros sostenibles y biodegradables derivados de recursos renovables.

Esa compatibilidad mejorada entre el quitosano y el polímero mejorará la capacidad del recubrimiento para atrapar gas o absorber el impacto de un proyectil. ella dijo.

Ahí es donde entra Karim:está diseñando un sistema multicapa que estará compuesto por una capa endurecida resistente a los impactos; una capa de aplastamiento que absorbe energía que recuerda la forma en que los automóviles modernos están diseñados para arrugarse con el impacto, salvaguardar la cápsula del pasajero; una capa para absorber gases tóxicos, con nanopartículas de carbón vegetal dispersas en el quitosano; y una capa de adherencia textil, que unirá el revestimiento a la lona y otros textiles.

Eso implicará la impresión en 3D de diferentes nanopartículas de quitina y estructuras de diseño de zonas de aplastamiento reforzadas o fabricadas con quitosano y probarlas para determinar su capacidad para resistir un impacto.

"Es muy bueno, proyecto respetuoso con el medio ambiente, "Karim dijo, y uno que tendrá aplicaciones para el automóvil, construcción y otras industrias.