Un estudio liderado por el IBEC, con sede en el Parc Científic de la Universitat de Barcelona (PCB-UB), demuestra que un mismo biomaterial, el quitosano, puede ser modificado con cantidades traza de iones metálicos para ajustar su rigidez y flexibilidad sin cambiar su química base. Esta técnica se inspira en la forma en que los insectos construyen sus exoesqueletos, combinando partes rígidas y flexibles en una sola pieza.
Este enfoque busca superar los retos del reciclaje de los productos modernos, a menudo compuestos por múltiples materiales. Según Javier G. Fernández, líder del estudio, si un solo material puede comportarse de manera diferente en distintas zonas, se simplifica el proceso de reciclaje o compostaje. Los organismos vivos, como los insectos, ya aplican esta "economía de materiales" para lograr funcionalidades diversas con un solo polímero base.
El equipo utilizó quitosano, un derivado de la quitina, e introdujo iones de cobre, zinc o níquel. Las interacciones con estos iones modifican la asociación de las cadenas del polímero. El quitosano dopado con zinc resultó más fuerte y rígido, el dopado con cobre más dúctil, y el dopado con níquel mostró una propiedad única de mayor rigidez al mojarse, un fenómeno ya observado en estudios anteriores del IBEC.
Como prueba de concepto, los investigadores construyeron una estructura en forma de abanico, inspirada en el origami, combinando quitosano rígido y flexible en una lámina continua. Esta pieza puede plegarse y desplegarse de manera controlada, simulando el movimiento de un ala de insecto sin necesidad de pegamento, costuras o piezas separadas. El estudio también analizó la degradación de los materiales en tierra, con versiones dopadas que se degradaban a diferentes ritmos.
“"La naturaleza cambia habitualmente las propiedades locales de un único material para ganar eficiencia. Un insecto construye todo su exoesqueleto como una sola pieza continua, y aun así incluye partes muy flexibles, como las articulaciones de las patas, y partes muy rígidas, como el tórax o las alas. Esto es eficiente de producir, porque el animal solo tiene que ajustar un único proceso, y también es eficiente desde el punto de vista mecánico, porque una estructura sin uniones es mucho más resistente que otra construida uniendo piezas separadas."
