{"id":112929,"date":"2026-10-05T14:40:35","date_gmt":"2026-10-05T12:40:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pcb.ub.edu\/el-ibec-disena-un-material-programable-inspirado-en-el-exoesqueleto-de-los-insectos\/"},"modified":"2026-10-05T16:35:20","modified_gmt":"2026-10-05T14:35:20","slug":"el-ibec-disena-un-material-programable-inspirado-en-el-exoesqueleto-de-los-insectos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pcb.ub.edu\/es\/el-ibec-disena-un-material-programable-inspirado-en-el-exoesqueleto-de-los-insectos\/","title":{"rendered":"El IBEC dise\u00f1a un material programable inspirado en el exoesqueleto de los insectos"},"content":{"rendered":"

Un nuevo estudio liderado por el Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC<\/a>), con sede en el Parque Cient\u00edfico de la Universidad de Barcelona (PCB-UB), muestra que un mismo biomaterial puede \u00abprogramarse\u00bb localmente para ser r\u00edgido en unas zonas y flexible en otras, imitando una estrategia que insectos y otros artr\u00f3podos llevan mucho tiempo utilizando. Como prueba de concepto, descrita en la revista Journal of Materials Chemistry A<\/em>, los investigadores construyeron estructuras articuladas que combinan segmentos r\u00edgidos y articulaciones flexibles para permitir un movimiento controlado dentro de una \u00fanica l\u00e1mina continua.
\n<\/strong><\/p>\n

Investigadores del grupo de Materiales e Ingenier\u00eda Biointegrados de l’IBEC<\/a> han demostrado que a\u00f1adir cantidades traza de distintos iones met\u00e1licos al quitosano permite ajustar localmente su rigidez, resistencia o flexibilidad, sin modificar su qu\u00edmica de base. El quitosano es un biopol\u00edmero derivado de la quitina, obtenido habitualmente de caparazones de crust\u00e1ceos, aunque tambi\u00e9n puede extraerse de hongos, insectos y otros residuos renovables. El enfoque, publicado recientemente en Journal of Materials Chemistry A<\/em>, se inspira en una estrategia que la naturaleza utiliza desde hace mucho tiempo para explorar c\u00f3mo un solo material sostenible podr\u00eda realizar el trabajo mec\u00e1nico de varios, \u2014como en el caso de las articulaciones flexibles y las placas r\u00edgidas que forman un \u00fanico exoesqueleto de insecto\u2014.<\/p>\n

Programar un mismo material de distintas maneras<\/strong><\/h3>\n

Los productos modernos suelen fabricarse combinando varios materiales distintos, cada uno elegido para una funci\u00f3n concreta: pensemos en una botella y su tap\u00f3n, o en una carcasa r\u00edgida alrededor de una junta flexible. Esta estrategia responde bien a las necesidades de rendimiento a corto plazo, pero tiene un coste al final de la vida \u00fatil del producto.<\/p>\n

\u00abHoy, el principal cuello de botella del reciclaje no es el material en s\u00ed, sino recuperar y separar los distintos materiales que componen un mismo objeto\u00bb, explica Javier G. Fern\u00e1ndez<\/strong>, profesor de investigaci\u00f3n de ICREA en el IBEC y l\u00edder del estudio. \u00abSi un solo material puede programarse para comportarse de forma muy distinta de una zona a otra, se puede seguir reciclando o compostando como un \u00fanico material, sin necesidad de separarlo primero\u00bb. Solo el pl\u00e1stico existe en cientos de tipos distintos, cada uno con su propia cadena de reciclaje.<\/p>\n

Frente a este enfoque multimaterial, los organismos vivos logran distintas funciones mec\u00e1nicas dentro de una misma estructura ajustando localmente un conjunto limitado de piezas b\u00e1sicas. Los insectos, por ejemplo, construyen sus exoesqueletos a partir de quitina \u2014el pol\u00edmero natural del que deriva el quitosano\u2014 adaptando distintas regiones para el soporte, el movimiento o la protecci\u00f3n.<\/p>\n

Esta econom\u00eda de materiales refleja una estrategia evolutiva conocida como survival of the cheapest (\u00abla supervivencia del m\u00e1s barato\u00bb): lograr una gran diversidad funcional sin multiplicar los materiales necesarios. \u00abLa naturaleza cambia habitualmente las propiedades locales de un \u00fanico material para ganar eficiencia\u00bb, explica Fern\u00e1ndez<\/strong>. \u00abUn insecto construye todo su exoesqueleto como una sola pieza continua, y aun as\u00ed incluye partes muy flexibles, como las articulaciones de sus patas, y partes muy r\u00edgidas, como el t\u00f3rax o las alas. Eso es eficiente de producir, porque el animal solo tiene que ajustar un \u00fanico proceso, y tambi\u00e9n es eficiente desde el punto de vista mec\u00e1nico, porque una estructura sin uniones es mucho m\u00e1s resistente que otra construida ensamblando piezas separadas\u00bb.<\/p>\n

Para llevar este principio a la pr\u00e1ctica, el equipo del IBEC utiliz\u00f3 quitosano, un derivado de la quitina, para capturar iones met\u00e1licos dentro de la estructura de pel\u00edculas delgadas. Introdujeron iones de cobre, zinc o n\u00edquel mientras el pol\u00edmero estaba disuelto, atrap\u00e1ndolos dentro del material a medida que se secaba. A continuaci\u00f3n, un tratamiento alcalino dej\u00f3 m\u00e1s disponibles los puntos de uni\u00f3n naturales del quitosano para interactuar con los iones ya incorporados. Estas interacciones modifican c\u00f3mo se asocian las cadenas del pol\u00edmero, lo que ofrece a los investigadores una forma de ajustar el comportamiento mec\u00e1nico del material eligiendo el metal, sin alterar su esqueleto qu\u00edmico de base.<\/p>\n

El resultado es el mismo pol\u00edmero de base con personalidades mec\u00e1nicas marcadamente distintas seg\u00fan qu\u00e9 metal se haya a\u00f1adido. En condiciones secas, el quitosano dopado con zinc result\u00f3 m\u00e1s de un 50 % m\u00e1s fuerte y r\u00edgido que el quitosano sin dopar, aunque menos el\u00e1stico; el quitosano dopado con cobre se volvi\u00f3 m\u00e1s d\u00factil, estir\u00e1ndose mucho m\u00e1s antes de romperse, a costa de fuerza; el quitosano dopado con n\u00edquel qued\u00f3 en un punto intermedio. El resultado m\u00e1s singular apareci\u00f3 al mojar las pel\u00edculas: mientras que el quitosano sin dopar y las versiones dopadas con cobre y zinc se debilitaban en el agua, como ocurre con la mayor\u00eda de los materiales biol\u00f3gicos y bioinspirados, la versi\u00f3n dopada con n\u00edquel se volv\u00eda, en cambio, m\u00e1s fuerte y r\u00edgida \u2014una inversi\u00f3n que el equipo ya hab\u00eda observado, y estudiado con mayor profundidad mecan\u00edstica, en un material relacionado de quitosano-n\u00edquel descrito en un estudio anterior del IBEC publicado en Nature Communications<\/em>.<\/p>\n

Para demostrar la utilidad de esta \u00abprogramaci\u00f3n\u00bb local, el equipo construy\u00f3 una estructura en forma de abanico, inspirada en el origami, que combina un quitosano r\u00edgido dopado con n\u00edquel con un quitosano flexible sin dopar en una \u00fanica l\u00e1mina continua. \u00abQuer\u00edamos demostrar, en un solo objeto, que se puede plegar y desplegar de forma controlada \u2014como el ala de un insecto\u2014 sin pegamento, costuras ni piezas separadas\u00bb, explica Akshayakumar Kompa<\/strong>, investigador posdoctoral en el grupo de Fern\u00e1ndez<\/strong> en el IBEC y primer autor del estudio.<\/p>\n

El equipo tambi\u00e9n prob\u00f3 c\u00f3mo se degradaban en tierra las distintas versiones del material. En tres semanas, las pel\u00edculas dopadas con zinc se degradaron por completo, las dopadas con cobre perdieron alrededor de la mitad de su masa, y las dopadas con n\u00edquel \u2014las m\u00e1s fuertes de las tres en mojado\u2014 se degradaron m\u00e1s lentamente, perdiendo alrededor de una cuarta parte de su masa en el mismo periodo.<\/p>\n

\u00bb\u00a0Art\u00edculo de referencia:\u00a0<\/strong>Akshayakumar Kompa and Javier G. Fern\u00e1ndez. Artificial reproduction of chitinous mechanical versatility through metal doping and its use in resource-efficient product design. Journal of Materials Chemistry A (2026). DOI: 10.1039\/D6TA04260K<\/a><\/p>\n

\u00bb\u00a0Enlace a la noticia: <\/strong>web de l’IBEC [+]<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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