Como sabe cualquiera que alguna vez se haya alisado el cabello, el agua es el enemigo. El cabello cuidadosamente alisado por el calor se recuperará en rizos en el momento en que toque el agua. ¿Por qué? Porque el cabello tiene memoria de forma. Sus propiedades materiales le permiten cambiar de forma en respuesta a ciertos estímulos y volver a su forma original en respuesta a otros.

¿Y si otros materiales, especialmente textiles, ¿Tenía este tipo de memoria de forma? Imagine una camiseta con rejillas de ventilación que se abren cuando se exponen a la humedad y se cierran cuando se secan. o ropa de talla única que se estira o encoge según las medidas de una persona.

Ahora, Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado un material biocompatible que puede imprimirse en 3D en cualquier forma y preprogramarse con memoria de forma reversible. El material está elaborado con keratina, una proteína fibrosa que se encuentra en el cabello, clavos y conchas. Los investigadores extrajeron la queratina de los restos de lana Agora utilizada en la fabricación de textiles.

La investigación podría ayudar al esfuerzo más amplio de reducir el desperdicio en la industria de la moda, uno de los mayores contaminadores del planeta. Ya, diseñadores como Stella McCarthy están reinventando cómo la industria usa los materiales, incluida la lana.

"Con este proyecto, Hemos demostrado que no solo podemos reciclar lana, sino que podemos construir cosas con lana reciclada que nunca antes se habían imaginado. "dijo Kit Parker, el profesor de la familia Tarr de bioingeniería y física aplicada en SEAS y autor principal del artículo. "Las implicaciones para la sostenibilidad de los recursos naturales son claras. Con la proteína de queratina reciclada, podemos hacer tanto, o más, que lo que se ha hecho esquilando animales hasta la fecha y, al hacerlo, reducir el impacto medioambiental de la industria textil y de la moda ".

La investigación se publica en Materiales de la naturaleza.

La clave de las capacidades de cambio de forma de la queratina es su estructura jerárquica, dijo Luca Cera, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo.

Una sola cadena de queratina está dispuesta en una estructura similar a un resorte conocida como hélice alfa. Dos de estas cadenas se retuercen juntas para formar una estructura conocida como bobina enrollada. Muchas de estas bobinas enrolladas se ensamblan en protofilamentos y, finalmente, en fibras grandes.

"La organización de la hélice alfa y los enlaces químicos conectivos le dan al material fuerza y ​​memoria de forma, "dijo Cera.

Cuando una fibra se estira o se expone a un estímulo particular, las estructuras en forma de resorte se desenrollan, y los enlaces se realinean para formar láminas beta estables. La fibra permanece en esa posición hasta que se activa para volver a enrollarse en su forma original.

Para demostrar este proceso, los investigadores imprimieron en 3-D hojas de queratina en una variedad de formas. Programaron la forma permanente del material, la forma a la que siempre volverá cuando se active, utilizando una solución de peróxido de hidrógeno y fosfato monosódico.

Una vez que se estableció la memoria, la hoja podría reprogramarse y moldearse en nuevas formas.

Por ejemplo, una hoja de queratina se dobló en una compleja estrella de origami como su forma permanente. Una vez que se estableció la memoria, los investigadores sumergieron la estrella en agua, donde se desarrolló y se volvió maleable. Desde allí, enrollaron la sábana en un tubo apretado. Una vez seco la hoja estaba bloqueada como un tubo completamente estable y funcional. Para revertir el proceso, vuelven a poner el tubo en el agua, donde se desenrolló y se volvió a doblar en una estrella de origami.

"Este proceso de dos pasos de impresión 3D del material y luego configurar sus formas permanentes permite la fabricación de formas realmente complejas con características estructurales hasta el nivel de micras, ", dijo Cera." Esto hace que el material sea adecuado para una amplia gama de aplicaciones, desde la ingeniería textil hasta la ingeniería de tejidos ".

"Ya sea que utilice fibras como esta para fabricar sostenes cuyo tamaño y forma de copa se pueden personalizar todos los días, o está intentando fabricar tejidos de accionamiento para terapias médicas, las posibilidades del trabajo de Luca son amplias y emocionantes, ", dijo Parker." Seguimos reimaginando los textiles mediante el uso de moléculas biológicas como sustratos de ingeniería como nunca antes se han utilizado ".