Científicos del Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia (VTT) han utilizado los conceptos de la biomimética para desarrollar un nanocompuesto sostenible de origen biológico, ideal para fabricar coronas de implantes dentales, inspirado en los apéndices ultrafuertes de los camarones mantis.
¿Qué es la biomimética?
La biomimética es el desarrollo de nuevas tecnologías inspiradas en el comportamiento de la naturaleza. Aplica al diseño de piezas y materiales, estructuras y sustancias, entre otras ciencias.
La naturaleza ofrece conocimientos excepcionales sobre las estrategias de diseño desarrolladas por organismos vivos para construir materiales resistentes. En este caso, los investigadores fueron capaces de hacer un nuevo material resistente al impacto motivado por el los apéndices del camarón mantis.
Las principales fuentes de alimento del camarón mantis son los organismos marinos de caparazón duro. Para llegar a la parte blanda y nutritiva, el camarón mantis utiliza sus apéndices ultraduros para destruir directamente los exoesqueletos altamente mineralizados.
Imitando estos apéndices de los camarones mantis, los científicos de VTT, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Nanyang de Singapur, desarrollaron y crearon con éxito un biocompuesto mineralizado con alta rigidez, resistencia y tenacidad a la fractura.
Los científicos de VTT dicen que este nuevo material está elaborado a partir de una mezcla de celulosa de abedul y proteínas transgénicas. Al ser más fuerte pero mucho más liviano que otras cerámicas técnicas, el material también tiene el potencial de ser utilizado en condiciones donde se reciben fuertes impactos, como cascos, armaduras corporales, electrónica, exoesqueletos para aviones o revestimientos de superficies para parabrisas, por ejemplo.
Estudios anteriores habían demostrado que estos apéndices son un nanocompuesto multifase ordenado jerárquicamente que exhibe propiedades mecánicas graduadas.
El equipo de investigación reprodujo esta estructura haciendo uso de bloques de construcción y condiciones de procesamiento similares. Reunieron un nuevo compuesto que comprende nanocristales de celulosa y dos tipos de proteínas modificadas genéticamente.
Lectura sugerida
Una de las proteínas fue diseñada para aumentar la fuerza interfacial del material y la otra para mediar la nucleación y el crecimiento de cristales de hidroxiapatita. Este nuevo compuesto se refinó en formas complejas convirtiéndolo en una corona de implante dental, incluidos patrones periódicos de orientación de micro-refuerzo y una arquitectura de dos capas como dientes humanos.
Más análisis podrían ayudar a diseñar las proteínas para ofrecer nuevas características al material. Para aplicaciones en el futuro, la escalabilidad del material y las condiciones de procesamiento requieren un desarrollo adicional.
El grupo de investigación incluyó a expertos en ingeniería de proteínas, biología sintética, física de materias blandas y ciencia de materiales. El proyecto, que duró dos años y medio, fue apoyado financieramente por VTT y la Fundación Jenny y Antti Wihuri dentro del programa del Centro para Jóvenes Científicos Synbio (CYSS) dirigido por la profesora Merja Penttilä.
