Materiales inteligentes para curar heridas

Los MAP modifican sus propiedades mecánicas en respuesta a su entorno. Estos materiales, que son un acontecimiento revolucionario en los campos de la mecánica de sólidos y la ciencia de los materiales, se componen de una matriz polimérica (un elastómero) con minúsculas partículas magnéticas que cambian de forma y dimensiones en función de su estado de magnetización. «La idea es que un campo magnético externo induce fuerzas internas en este material de forma que modifican las propiedades mecánicas, como la rigidez, o incluso producen cambios en la forma y el volumen que interactúan con ciertos sistemas celulares», explica Daniel Garcia-Gonzalez, ingeniero doctorado de la Universidad Carlos III de Madrid en una noticia publicada en «Explica.co». Garcia-Gonzalez es el autor principal de un estudio en el que se describe un modelo para ofrecer orientación teórica destinada a los sistemas de MAP que podrían servir para fomentar la cicatrización de heridas epiteliales. En el estudio, los investigadores analizaron cómo las propiedades de una matriz elastomérica y la fracción de volumen de las partículas influyen en la respuesta mecánica de los MAP. Los resultados de esta investigación, que recibió el apoyo del proyecto financiado con fondos europeos 4D-BIOMAP, se han publicado en la revista «Composites Part B: Engineering».

Probar la respuesta de los polímeros

El equipo de investigación llevó a cabo ensayos de tracción en dieciséis configuraciones de fabricación diferentes del material, analizando diversas combinaciones de fracciones de volumen de partículas y proporciones de mezcla de reticulantes (moléculas que conectan cadenas de polímeros) para observar cómo respondían al estrés. Los resultados mostraron una relación directa entre la fracción de volumen de las partículas y la rigidez de los MAP. El aumento de la fracción de volumen de las partículas conllevó un incremento de la rigidez global en todas las proporciones de mezcla analizadas. Estas también parecieron desempeñar un papel fundamental en la determinación de la respuesta mecánica de los MAP. En la misma noticia se indica que el control de estos procesos puede abrir el camino hacia nuevas aplicaciones de ingeniería, como la robótica blanda o una nueva generación de músculos artificiales. Garcia-Gonzalez explica el concepto en términos sencillos: «Imagine que una persona está en la playa y se quiere mover rápidamente. La arena del suelo (el entorno mecánico) hace que resulte más difícil avanzar, en comparación con una superficie de asfalto o una pista de atletismo. Del mismo modo, cuando una célula está encima de un sustrato demasiado blando, le cuesta más moverse. Por otro lado, si somos capaces de modificar estos sustratos y crear esta pista de atletismo para células, conseguiremos que todos estos procesos tengan lugar de manera mucho más eficiente». Por lo tanto, al controlar las condiciones de fabricación de los compuestos MAP, los investigadores pueden conceder a este material las propiedades óptimas necesarias para una aplicación determinada. En este sentido, el equipo ya ha identificado el gran potencial para ayudar a la cicatrización de heridas epiteliales y otros procesos de desarrollo celular. El proyecto 4D-BIOMAP (Biomechanical Stimulation based on 4D Printed Magneto-Active Polymers), de 5 años de duración, empezó en enero de 2021. «La idea general de este proyecto es influenciar distintos procesos biológicos a escala celular (como la cicatrización de las heridas, las sinapsis cerebrales o las respuestas del sistema nervioso), lo que permitirá el desarrollo de ciertas aplicaciones de ingeniería que nos permitirá controlarlos», explica Garcia-Gonzalez, responsable del proyecto 4D-BIOMAP.

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