Las estrategias de supervivencia empleadas por una de las especies de hormigas más agresivas, territoriales y venenosas pueden allanar el camino para revolucionar la robótica, la medicina y la ingeniería.
Las hormigas bravas sobreviven a las inundaciones entrelazando temporalmente sus patas para crear una estructura similar a una balsa, lo que les permite flotar colectivamente hacia un lugar seguro como una colonia unificada y luego soltarse para retomar sus formas individuales.
Inspirándose en este proceso natural, investigadores de la Universidad Texas A&M descubrieron un método que permite que los materiales sintéticos imiten el montaje, la reconfiguración y el desmontaje autónomos de las hormigas en respuesta a cambios ambientales como el calor, la luz o los disolventes.
Los investigadores utilizaron cintas de polímeros que cambian de forma y que pueden autoensamblarse, cambiar su volumen y desmontarse según sea necesario mediante el uso de hidrogeles sensibles, elastómeros de cristal líquido o polímeros semicristalinos que pueden doblarse o torcerse. Sus hallazgos han sido publicados en Nature Materials. .
Cuando era estudiante universitario, el Dr. Taylor Ware, ahora profesor asociado en los departamentos de ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería de materiales de Texas A&M, quedó cautivado por un artículo sobre las hormigas. Ya interesado en los materiales y la investigación, su sensación de asombro se despertó cuando Ware descubrió que las hormigas bravas emplean ingeniosas estrategias de supervivencia durante las inundaciones.
"Tendemos a centrarnos en imitar las cosas realmente maravillosas de la naturaleza, como las alas de las mariposas. Pero quizás también valga la pena imitar algunas de las cosas que no encontramos tan interesantes en la naturaleza, que siguen siendo maravillosamente útiles, como el comportamiento del fuego. hormigas", dijo. "Es agradable imitar cosas que son realmente impresionantes incluso si no son tan amadas. Puedes aprender mucho de criaturas como esas."
Este método permite crear y manipular estructuras en entornos desafiantes, como el cuerpo humano, sin procedimientos invasivos. Mediante el uso de hidrogeles sensibles, elastómeros de cristal líquido o cintas de polímero semicristalino que se doblan y retuercen, un biomaterial sólido puede desmontarse en una forma que se mueve como un líquido para inyección y luego volver a ensamblarse una vez que está en su lugar.
"Ya tenemos materiales que podrían cambiar de forma, pero pensamos que sería realmente genial si muchas partículas individuales de materiales pudieran trabajar juntas para formar estructuras como lo hacen las hormigas", dijo Ware.
"En los documentales sobre la naturaleza se puede ver que las hormigas forman puentes, balsas y otras cosas, pero lo que también es importante es que pueden soltarse y volver a ser hormigas. El cambio de forma reversible de los polímeros sensibles permite un comportamiento similar en sistemas puramente sintéticos. "
El autor principal del artículo es el Dr. Mustafa Abdelrahman, un ex estudiante de doctorado de Ware que ahora es becario postdoctoral en la Universidad de Harvard. Otros colaboradores incluyen investigadores del grupo del Dr. Akhilesh Gaharwar en el departamento de ingeniería biomédica de Texas A&M, el Dr. Carmel Majidi de la Universidad Carnegie Mellon y el Dr. Franck Vernerey de la Universidad de Colorado en Boulder.
Los futuros proyectos de investigación aplicada incluyen el uso de biomateriales inyectables para ayudar a curar el tejido. Aún así, fundamentalmente, Ware dijo que el equipo está interesado en imitar comportamientos observados en otros enjambres de animales y comprender qué sucede si se puede hacer que las partículas naden antes o durante su enredo.
Más información: Mustafa K. Abdelrahman et al, Ensamblaje de materiales a partir de la acción colectiva de polímeros que cambian de forma, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01761-4. www.nature.com/articles/s41563-023-01761-4
Información de la revista: Materiales naturales
Proporcionado por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Texas A&M
