Investigadores del Laboratorio de Materiales Fotónicos y Dispositivos de Fibra de la EPFL, que está dirigido por Fabien Sorin, han ideado una técnica simple e innovadora para dibujar o imprimir complejos, Patrones nanométricos en fibras poliméricas huecas. Su trabajo ha sido publicado en Materiales funcionales avanzados .

Las aplicaciones potenciales de este avance son numerosas. Los diseños impresos podrían usarse para impartir ciertos efectos ópticos a una fibra o hacerla resistente al agua. También podrían guiar el crecimiento de células madre en canales de fibra texturizados o usarse para descomponer la fibra en una ubicación y un momento específicos para liberar medicamentos como parte de un vendaje inteligente.

Estirar la fibra como plástico fundido

Para hacer sus impresiones nanométricas, los investigadores comenzaron con una técnica llamada dibujo térmico, que es la técnica utilizada para fabricar fibras ópticas. El dibujo térmico implica grabar o imprimir patrones de tamaño milimétrico en una preforma, que es una versión macroscópica de la fibra objetivo. La preforma impresa se calienta para cambiar su viscosidad, estirado como plástico fundido en un largo, fibra fina y luego se deja endurecer nuevamente. El estiramiento hace que el patrón se encoja mientras mantiene sus proporciones y posición. Sin embargo, este método tiene una gran deficiencia:el patrón no permanece intacto por debajo de la escala micrométrica. "Cuando la fibra se estira, la tensión superficial del polímero estructurado hace que el patrón se deforme e incluso desaparezca por debajo de un cierto tamaño, alrededor de varias micras, dijo Sorin.

Para evitar este problema, a los investigadores de la EPFL se les ocurrió la idea de intercalar la preforma impresa en un polímero de sacrificio. Este polímero protege el patrón durante el estiramiento reduciendo la tensión superficial. Se descarta una vez finalizado el estiramiento. Gracias a este truco los investigadores pueden aplicar patrones diminutos y muy complejos a varios tipos de fibras. "Hemos logrado patrones de 300 nanómetros, pero fácilmente podríamos hacerlos tan pequeños como varias decenas de nanómetros, ", dijo Sorin. Esta es la primera vez que se imprimen patrones tan diminutos y altamente complejos en fibra flexible a una escala muy grande". Esta técnica permite lograr texturas con tamaños de características dos órdenes de magnitud más pequeños que los reportados anteriormente, ", dijo Sorin." Podría aplicarse a kilómetros de fibras a un costo muy razonable ".

Para resaltar las aplicaciones potenciales de su logro, los investigadores se asociaron con la Cátedra de la Fundación Bertarelli en Tecnología Neuroprotésica, dirigido por Stéphanie Lacour. Trabajando in vitro, pudieron usar sus fibras para guiar a las neuritas desde un ganglio espinal (en el nervio espinal). Este fue un paso alentador hacia el uso de estas fibras para ayudar a los nervios a regenerarse o para crear tejido artificial.

Este desarrollo podría tener implicaciones en muchos otros campos además de la biología. "Las fibras que se vuelven resistentes al agua por el patrón podrían usarse para hacer ropa. O podríamos darle a las fibras efectos ópticos especiales para propósitos de diseño o detección. También hay mucho por hacer con los muchos nuevos sistemas de microfluidos que existen, ", dijo Sorin. El próximo paso para los investigadores será unir fuerzas con otros laboratorios de la EPFL en iniciativas como el estudio de la regeneración nerviosa in vivo. Todo esto, gracias a la maravilla de las fibras poliméricas impresas.