Hablar sobre material vivo puede sonar un poco raro. Estamos acostumbrados a concreto, acero, plástico, mármol o aluminio, que obviamente no están vivos. Sin embargo, ya hay otros materiales, totalmente o parcialmente compuestos de organismos como bacterias, algas, hongos o células, que tienen la oportunidad de responder activamente a su entorno, solo recurrir e incluso realizar funciones biológicas.
Y todavía vamos un paso más allá: creamos materiales de células vivas que sirven como una matriz estructural o “andamios”. Son intersecciones entre la vida y los inertes.
Su origen: bioinspiración
La bioinspiración es uno de los principios más poderosos para mejorar la creatividad en el desarrollo de productos innovadores y descubrimientos de nuevos materiales.
Podemos, por ejemplo, en el famoso caso Velcro, inventaron George de Master 1941. Años. Durante la búsqueda de pájaros, notó que la fruta Bardane (Arcium Lappa L) se adhirió a su ropa y cabello de su perro.
El ingeniero suizo inspeccionó las frutas bajo un microscopio y descubrió que la planta de Bardana tiene un sistema de gancho que se puede unir al tejido. La investigación y los experimentos posteriores han creado el sistema de apoyo mundial más popular que conocemos hoy como Velcro.
Otro ejemplo fascinante son las cuchillas de la turbina biopeal para generar energía eólica.
En el estudio publicado en la Royal Society, los investigadores presentaron un nuevo tipo de parque eólico bioioiseal con cuchillas elásticas, que se deforman pasivamente debido a cargas aerodinámicas y efectos centrífugos.
Este enfoque está inspirado en los estudios sobre el vuelo de insectos y las plantas flexibles, y las habilidades elásticas se adaptan a las condiciones del viento y, por lo tanto, optimizan su rendimiento.
Estos son solo dos innumerables ejemplos que muestran que, cuando observan la naturaleza, los científicos a menudo pueden encontrar soluciones para los problemas humanos, así como la inspiración para los nuevos inventos.
Impresión 3D, 4D y materiales bioinspirados
La bioinspiración es un factor influyente durante la historia de la ingeniería, pero ha adquirido aún más prominente con el desarrollo de tecnologías de producción aditiva. Las técnicas de impresión 3D y 4D han permitido una enorme geometría compleja, así como la geometría de los seres vivos, a través del procesamiento aditivo de múltiples materiales.
Los materiales bioinspirantes imitan las características mecánicas y tribológicas, estructuras jerárquicas, multifuncionalidad, apariencia estética y capacidad de reparaciones de materiales, tejidos, estructuras y sistemas presentes en los seres vivos.
Estos tipos de materiales y dispositivos permiten una mayor complejidad geométrica en relación con él, se puede lograr con procesos productivos tradicionales que no funcionan, y al mismo tiempo su diseño permite una estructura funcional más simple.
Un claro ejemplo de materiales biológicos que integran estas características e inspiran a los investigadores es Nacar o MoterPaperl, presente en algunas conchas marinas. Esta estructura natural forma una organización jerárquica de capas microscópicas que combinan dureza y resistencia al impacto.
Su complejidad geométrica le da una multifuncionalidad excepcional: protege el cuerpo, distribuye eficientemente las tensiones mecánicas y ofrece una superficie resistente al uso.
Inspirados en Nacar, han desarrollado materiales de composición a través de la impresión 3D que imitan su estructura de capa. Por lo tanto, es posible crear un recubrimientos y componentes potentes y ligeros, que también pueden tener propiedades de calor y biológica, como la corrosión o la resistencia a la biocompatibilidad.
El objetivo final de este asunto bioinspirado es lograr la simplicidad por complejidad geométrica.
Ilustración de la estructura coral bioiseal. Desde el diseño de la computadora, la red esférica estamos buscando una IA generativa que lo transforme en materia prima y obtenga esta estructura. Materiales IMDEA de materiales principiantes
Un paso fuera de los materiales vivos, que constituyen las células eucariotas o procyóticas. Las células vivas producen matriz estructural o “andamios”.
El concepto fue presentado por el investigador Harvard Peter – Nguyen and Associates en 2018. Años, en su estudio “Ingeniería de materiales vivos: perspectivas y desafíos del uso de sistemas biológicos para guiar el ensamblaje de materiales inteligentes”.
El desarrollo del material de la vida es un converge directo de investigaciones en áreas emergentes como el tejido de ingeniería y la biofabrisis, los robots, las máquinas y los dispositivos biochibridos.
Bio-MEMS / NEMS (dispositivos microscópicos y planificados, respectivamente diseñados con sistemas biológicos) y la arquitectura constructiva botánica o “Babbletium”, que integra plantas vivas directamente en la estructura de edificios y estructuras.
En estos materiales, las entidades vivas pueden convertirse en un material micrófabric y sensores de energía miniaturizados o actuadores con especificidad y sensibilidad invisibles, agregando funcionalidades adicionales a materiales clásicos ya inteligentes.
En cierto modo, es un complemento perfecto de materiales biológicos y materiales inteligentes: se conectan tres líneas.
Aplicaciones en medicina
No podemos discutir estos materiales sin el vencimiento de sus aplicaciones de medicina sobresalientes. Por ejemplo, en el proyecto europeo de inclinación, nuestro equipo de la Universidad Politécnica en Madrid estaba implementando estrategias de diseño con bioínas para la producción de prótesis e implantes avanzados, con estructuras jerárquicas, edificios funcionales y combinando más materiales.
Por lo tanto, diseñamos y producimos prototipos para problemas comunes y osteocondrales: insectos para cadera, meniscos artificiales y tibia, y para patologías maxilofaciales, reconstrucciones confiables e implantes dentales, entre otros casos de estudio.
En cuanto a los materiales vivos, de UPM y en cooperación con los investigadores de Karlsruhe e IMDE, contribuimos a la definición de este extenso volumen de investigación.
Nuestro trabajo también se centra en las estructuras del crecimiento celular, utilizando materiales como el carbono de pirolita y explorar su comportamiento y explorar su comportamiento y explorar su comportamiento e investigar su comportamiento e explorar su comportamiento y explorar su comportamiento explorando su comportamiento.
Además, junto con los expertos en la ética y la filosofía de Aalborg y Friburgo, comenzamos a pensar en las implicaciones sociales y éticas de estas tecnologías emergentes, en un esfuerzo por comprender mejor los límites entre la vida e ingreso.
Los materiales bio-bio-teniféticos abren nuevas formas de resolver desafíos tecnológicos, sociales y ambientales, lo que significa vivo e incluso cómo estar vivo e incluso cómo estar vivo e incluso cómo estar vivo e incluso cómo estar vivo e incluso cómo estar vivo e incluso cómo estar vivo e incluso
El apagón fronteras entre vivir e inerte, estos progresos nos llevan a la ingeniería integrada con la naturaleza, más eficiente e, idealmente, más sostenible.
Descubre más desde USA Today
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
Spanish 