Científicos de China y Alemania han diseñado un material que cambia de color artificial que imita la piel del camaleón, con luminógenos (moléculas que hacen que los cristales brillen) organizados en diferentes capas de hidrogel de núcleo y capa en lugar de una matriz uniforme. Los resultados, publicado el 6 de mayo en la revista Informes celulares Ciencias físicas , demuestran que un quimiosensor de hidrogel de dos luminógenos desarrollado con este diseño puede detectar la frescura de los mariscos al cambiar de color en respuesta a los vapores de amina liberados por los microbios como desechos del pescado. El material también se puede utilizar para avanzar en el desarrollo de la electrónica estirable, robots de camuflaje dinámico, y tecnologías contra la falsificación.

"Este nuevo diseño de núcleo y carcasa no requiere una elección cuidadosa de pares de luminógenos, tampoco requiere un elaborado diseño y regulación de las complejas interacciones fotofísicas entre diferentes luminógenos, "dice Tao Chen, profesor del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo de la Academia de Ciencias de China y autor del estudio. "Estas ventajas son importantes para la construcción futura de sistemas robustos de materiales multicolores con un rendimiento aún no logrado".

Si bien los científicos han imaginado durante mucho tiempo el desarrollo de materiales blandos que pueden fluctuar entre una amplia gama de colores fluorescentes con facilidad, Los materiales sintéticos rara vez son capaces de cambiar el tono con tanta habilidad como lo hacen los camaleones.

"La mayoría de los materiales blandos que cambian de color artificiales se han preparado incorporando simultáneamente dos o más luminógenos sensibles en una única matriz de elastómero o hidrogel, "dice Chen." Por otro lado, la organización de diferentes iridóforos en dos capas estructuradas de núcleo y capa superpuestas constituye una novedad evolutiva para los camaleones pantera que permite que sus pieles muestren colores estructurales complejos ".

Para determinar si los materiales artificiales que cambian de color podrían estar imbuidos de la estructura natural de núcleo y caparazón de la piel de camaleón, Wei Lu, investigador del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo de la Academia de Ciencias de China, y sus colegas desarrollaron un sistema de hidrógeno en capas multiluminógeno de adentro hacia afuera. Primero, los investigadores sintetizaron un hidrogel de núcleo rojo fluorescente, que serviría como plantilla para las otras capas. Este hidrogel de núcleo se incubó en varias soluciones acuosas de europio, después de lo cual se incubó el gel en una solución de crecimiento que contenía alginato de sodio y polímeros fluorescentes azul / verde sensibles. La difusión espontánea de iones de europio desde el hidrogel del núcleo hacia la solución circundante desencadenó la formación de capas de hidrogel azul y verde.

Debido a la forma en que se superponen las capas de núcleo y capa de los hidrogeles, podrían cambiar de rojo a azul o verde cuando se activan por cambios en la temperatura o el pH. Los autores también señalan que el color de emisión de las capas fluorescentes azul y verde podría ajustarse, permitiendo que el material muestre colores de casi todo el espectro visible.

"La polimerización interfacial inducida por difusión propuesta para preparar materiales núcleo-capa resulta ser general, ", dice Chen." Por lo tanto, es muy esperado que la estrategia sintética propuesta pueda expandirse para producir otros materiales suaves que cambian de color, como los hidrogeles o elastómeros inteligentes con cambio de color estructural o pigmento sensible a los estímulos ".

Para probar las capacidades de un quimiosensor elaborado a partir de un hidrogel de dos luminógenos para detectar la frescura de los mariscos, Lu y sus colegas sellaron tiras reactivas hechas con el material en cajas con camarones frescos o pescado durante 50 horas. La tira de prueba almacenada con mariscos a menos de -10 C apenas cambió de su color rojo fluorescente original, indicando que la comida aún estaba fresca, mientras que la tira reactiva almacenada con mariscos a 30 C cambió a un tono verde vivo, indicando que la comida se había echado a perder.

Chen sugiere que tanto los nuevos hidrogeles core-shell como la estrategia de polimerización interfacial inducida por difusión utilizada para fabricarlos podrían resultar útiles en una amplia gama de campos científicos. incluida la robótica.

"En el futuro cercano, planeamos utilizar los hidrogeles de núcleo-caparazón de piel de camaleón desarrollados para preparar pieles biomiméticas de camuflaje suave, que se puede utilizar para imitar las diversas funciones de cambio de color de la piel de los organismos vivos y para ayudar a lograr el camuflaje activo deseable, funciones de visualización y alarma en robots, "dice Chen.