En un avance que podría revolucionar múltiples industrias, investigadores de The University of Texas at Austin han desarrollado un material 3D imprimible capaz de imitar la estructura y función de los tejidos humanos. Este innovador material, que puede filtrar y transportar moléculas selectivamente, tiene aplicaciones potenciales en medicina, robótica y tratamiento de aguas.
El equipo, liderado por el profesor Manish Kumar y la estudiante Aida Fica ha superado los desafíos de escalabilidad y velocidad que limitaban los materiales similares. Utilizando técnicas simples de mezcla y centrifugación, lograron crear estructuras similares a tejidos en cuestión de minutos, compuestas por miles de millones de diminutas gotas de agua separadas por membranas delgadas.
Mimética de tejidos humanos para aplicaciones médicas
La estructura del material imita la organización celular de los tejidos humanos, permitiendo la separación y transporte de iones y moléculas. Esta característica es fundamental en órganos como los riñones y el intestino, que seleccionan qué sustancias permiten pasar. El material puede ser personalizado para actuar como diferentes tipos de tejido, sirviendo como andamio para el crecimiento de nuevos tejidos u órganos.
Además, al incorporar ciertas proteínas, los investigadores lograron que el material condujera corrientes iónicas, similar al tejido nervioso. Este avance abre posibilidades para desarrollar sistemas de computación inspirados en el cerebro humano. «Tissues can separate and transport ions and molecules; that’s how our kidneys or intestines work, taking only what they need and leaving the rest behind,» explicó Manish Kumar.
Robótica blanda y tratamiento de aguas
La flexibilidad y respuesta del material lo hacen ideal para la creación de robots blandos, capaces de moverse y adaptarse como seres vivos. Estos robots podrían ser utilizados en cirugías, operaciones de búsqueda y rescate, o en entornos peligrosos donde los robots tradicionales no pueden operar.
Otra aplicación prometedora es en el tratamiento de aguas. Al añadir una proteína específica, el material puede distinguir el amonio de otros iones en aguas residuales, incluyendo las producidas por la extracción de petróleo y gas, así como aguas residuales municipales. Esta capacidad de filtrar iones no deseados es un enfoque prometedor para reciclar y reutilizar minerales críticos y nutrientes de las aguas residuales.
Extracción de litio y elementos de tierra rara
Actualmente, los investigadores están trabajando en adaptar la tecnología para extraer litio y otros elementos de tierra rara, en colaboración con el U.S. Department of Energy’s Advanced Research Projects Agency-Energy. Este proyecto podría tener un impacto significativo en la industria de la tecnología y la energía.
«This technology now offers a simple, scalable process with endless applications that could be implemented in any laboratory since it only requires basic equipment,» destacó Aida Fica. «We encourage interested researchers to try this out, and we will heartily support anybody who would like to work in this field through visits and discussions,» añadió Manish Kumar.
Un avance con más de una década de investigación
Este trabajo es parte de un esfuerzo que se extiende por más de una década. Fue Aida Fica durante una conferencia, quien tuvo la idea clave que permitió desbloquear la tecnología a través de la emulsificación, combinando dos aceites con diferentes solubidades para formar gotas, y luego compactándolas con una centrífuga.
El proyecto contó con financiamiento de la WoodNext Foundation la National Science Foundation la Chilean National Agency for Research and Development y el Center for Dynamics and Control of Materials de The University of Texas at Austin. El equipo de investigación incluye a Malika RaoJun Wang y Berkin Dortdivanlioglu entre otros.
Este innovador material no solo representa un avance tecnológico significativo, sino que también abre nuevas posibilidades para la investigación y el desarrollo en múltiples campos. Su simplicidad y escalabilidad lo hacen accesible para cualquier laboratorio, lo que podría acelerar su adopción y aplicación en diversas industrias.
