Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una familia de materiales blandos que imitan a los seres vivos.
Cuando es golpeado por la luz los materiales delgados como una película cobran vida:se doblan, girando e incluso arrastrándose sobre superficies.
Llamada "materia blanda robótica por el equipo de Northwestern, "los materiales se mueven sin hardware complejo, hidráulica o electricidad. Los investigadores creen que los materiales reales podrían realizar muchas tareas, con aplicaciones potenciales en energía, remediación ambiental y medicina avanzada.
"Vivimos en una era en la que se desarrollan constantemente dispositivos cada vez más inteligentes para ayudarnos a gestionar nuestra vida diaria, "dijo Samuel I. Stupp de Northwestern, quien dirigió los estudios experimentales. "La próxima frontera está en el desarrollo de nueva ciencia que dará vida a los materiales inertes para nuestro beneficio, al diseñarlos para que adquieran las capacidades de las criaturas vivientes".
La investigación se publicará el 22 de junio en la revista Materiales de la naturaleza .
Stupp es el profesor del Consejo de Administración de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Química, Medicina e Ingeniería Biomédica en Northwestern y director del Instituto Simpson Querrey Tiene nombramientos en la Escuela de Ingeniería McCormick, Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y Facultad de Medicina de Feinberg. George Schatz, el profesor de química Charles E. y Emma H. Morrison en Weinberg, Realizó simulaciones por computadora de los comportamientos realistas de los materiales. El becario postdoctoral Chuang Li y el estudiante de posgrado Aysenur Iscen, de los laboratorios Stupp y Schatz, respectivamente, son co-primeros autores del artículo.
Aunque el material en movimiento parece milagroso, la ciencia sofisticada está en juego. Su estructura comprende conjuntos de péptidos a nanoescala que drenan las moléculas de agua del material. Experto en química de materiales, Stupp unió las matrices de péptidos a redes de polímeros diseñadas para responder químicamente a la luz azul.
Cuando la luz golpea el material, la red cambia químicamente de hidrófila (atrae agua) a hidrófoba (resiste el agua). A medida que el material expulsa el agua a través de sus tuberías de péptidos, "se contrae y cobra vida. Cuando se apaga la luz, el agua vuelve a entrar en el material, que se expande a medida que vuelve a una estructura hidrófila.
Esto recuerda a la contracción reversible de los músculos, lo que inspiró a Stupp y su equipo a diseñar los nuevos materiales.
"De los sistemas biológicos, Aprendimos que la magia de los músculos se basa en la conexión entre conjuntos de proteínas pequeñas y polímeros de proteínas gigantes que se expanden y contraen. Stupp dijo:"Los músculos hacen esto usando un combustible químico en lugar de luz para generar energía mecánica".
Para el material bioinspirado de Northwestern, la luz localizada puede desencadenar un movimiento direccional. En otras palabras, la flexión puede ocurrir en diferentes direcciones, dependiendo de dónde se ubique la luz. Y cambiar la dirección de la luz también puede obligar al objeto a girar mientras se arrastra sobre una superficie.
Stupp y su equipo creen que hay infinitas aplicaciones posibles para esta nueva familia de materiales. Con la capacidad de ser diseñado en diferentes formas, los materiales podrían desempeñar un papel en una variedad de tareas, que van desde la limpieza ambiental hasta la cirugía cerebral.
"Estos materiales podrían aumentar la función de los robots blandos necesarios para recoger objetos frágiles y luego liberarlos en un lugar preciso". ", dijo." En medicina, por ejemplo, los materiales blandos con características "vivas" podrían doblarse o cambiar de forma para recuperar coágulos de sangre en el cerebro después de un accidente cerebrovascular. También podrían nadar para abastecerse de agua potable y agua de mar o incluso realizar tareas de curación para reparar defectos en las baterías. membranas y reactores químicos ".
