Seda, el antiguo material del futuro: la charla de Fiorenzo Omenetto en TED

Seda, el antiguo material del futuro: la charla de Fiorenzo Omenetto en TED

Todas las respuestas en un solo hilo de seda. Eso es lo que propone Fiorenzo Omenetto, el ingeniero biomédico, investigador de materiales y biomateriales en construcciones ópticas y fotónicas. Sus más recientes estudios abarcan fenómenos como la aplicación de seda en alta tecnología, materia que trata en la charla TED que revisamos ahora.

“Voy a hablar sobre un material viejo y, a la vez, nuevo que nos sigue asombrando y que podría tener un impacto en la manera en que pensamos sobre la ciencia de los materiales y la alta tecnología. Este material tiene, en realidad, algunas propiedades que parecen demasiado buenas para ser ciertas. Es un material sustentable que se procesa en agua, a temperatura ambiente y es biodegradable con degradación programada, de modo que pueden observarlo disolverse instantáneamente en un vaso de agua o mantenerlo estable durante años. Es comestible e implantable en el cuerpo humano, sin causar reacción inmunológica alguna. En rigor, se reintegra en el cuerpo. Y es tecnológico, de manera que puede usarse en microelectrónica y, tal vez, en fotónica”.

“Este material es la seda. Pero es diferente a lo que solemos pensar como tal. La pregunta es ¿cómo se reinventa algo que ha existido durante cinco milenios? Por lo general, el proceso de descubrimiento se inspira en la Naturaleza. El gusano de seda hace algo notable: usa estos dos ingredientes, proteína y agua, que se encuentran en sus glándulas, para fabricar un material que es excepcionalmente resistente como protección, comparable a fibras técnicas como el kevlar. En el proceso de ingeniería inversa que conocemos, y que nos resulta familiar, la industria textil deshila el capullo y luego teje cosas glamorosas. Entonces, lo queremos saber es cómo se va del agua y la proteína a este kevlar líquido, este kevlar natural”.

“El secreto está en cómo se lleva a cabo el proceso de ingeniería para ir desde el capullo hasta la glándula y conseguir agua y proteína que constituyen el material inicial. Este descubrimiento fue realizado hace dos décadas por una persona con quien tengo la fortuna de trabajar, David Kaplan. Así, tenemos este material inicial que constituye el bloque de construcción básica. Y luego, lo usamos para hacer una variedad de cosas diferentes como, por ejemplo, film plástico. La receta para hacer esos films consiste en aprovechar el hecho de que las proteínas son extremadamente inteligentes en lo que hacen. De modo que la receta es simple: se toma la solución de seda, se la vierte, y se espera a que las proteínas se autoagrupen. Y luego se separa la proteína y se obtiene este film, mientras las proteínas se agrupan entre sí a medida que el agua se evapora”.

“Pero también mencioné que el film es tecnológico. ¿Qué significa eso? Significa que se lo puede conectar con algunas de las cosas que son típicas de la tecnología, como la microelectrónica y la nanotecnología. Y la imagen en el DVD aquí es simplemente para demostrar que la seda imita las sutilezas de las topografías de la superficie, lo cual significa que puede reproducir características en nanoescala. De modo que podría reproducir la información que está en el DVD. Así, hicimos una prueba y escribimos un mensaje en un pedazo de seda. Y al igual que en el DVD, se lo puede leer ópticamente”.

“Este material no está limitado a los films. Puede adoptar muchas formas. Se hacen varios componentes ópticos o matrices de micro prismas, como la cinta reflectiva que tienen en sus zapatillas para correr. O pueden hacer cosas lindísimas si pueden ser capturadas por la cámara. Pueden agregarle una tercera dimensión al film. Y si el ángulo es correcto, pueden ver un holograma en el film de seda. Pueden imaginarse que se podría usar una proteína pura para impulsar el transporte de luz, y, así, hemos fabricado fibras ópticas”.

“Pero la seda es versátil y va más allá de la óptica. Pueden pensar en diferentes formatos. Hacemos matrices de micro-agujas. También, cosas más grandes, como engranajes, tuercas y tornillos. Y los engranajes funcionan en el agua. De modo que si piensan en partes mecánicas alternativas, a lo mejor sería posible utilizar ese kevlar líquido si se necesita algo resistente para reemplazar venas periféricas, por ejemplo, o quizá un hueso entero. Aquí tienen un ejemplo de un pequeño cráneo de lo que llamamos un mini Yorick. También pueden fabricarse cosas como vasos, por ejemplo, y, así, si agregan un poco de oro y un poco de semiconductores pueden fabricarse sensores que se adhieren a la superficie de los alimentos. También pueden fabricarse piezas electrónicas que se pliegan y enrollan. O si quieren estar de moda, algún tatuaje de seda de diodo”.

“Como pueden ver, hay versatilidad en los formatos que puede adoptar la seda. Pero hay ciertas características únicas: la proteína es biodegradable y biocompatible. Todos los dispositivos mencionados anteriormente y todos los formatos, en principio, pueden ser implantados y desaparecer. Si tienen un reloj, tienen proteína, y ahora un vaso de seda como este puede ser desechado sin culpa. A diferencia de los vasos de poliestireno que desafortunadamente cubren nuestros vertederos diariamente”.

“Este material tiene otro rasgo único y es que su degradación es programable. Lo que ven allí es la diferencia. Arriba, hay un film que ha sido programado para no degradarse, y abajo, un film que ha sido programado para degradarse en agua. Y lo que ven es que el film de abajo libera lo que tiene adentro. Y así permite recuperar lo que habíamos almacenado antes. Y esto permite una administración controlada de fármacos y la reintegración con el medioambiente en todos los formatos que han visto”.

“De modo que el hilo de descubrimiento que tenemos es, en rigor, un hilo. Estamos apasionados con la idea de que sea lo que sea que quieran hacer, ya sea reemplazar una vena o un hueso, o ser más sustentables en la microelectrónica, quizá tomar café en una copa y tirarla sin culpa, tal vez llevar sus medicamentos en sus bolsillos, administrarlos en su cuerpo o transportarlos a través del desierto, la respuesta puede estar en un hilo de seda”.

Imágenes: ted.com/ albumdigital.org

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