Científicos de la Universidad de Coimbra (UC) han desarrollado materiales que utilizan bacterias como fábricas de materias primas para la impresión en cuatro dimensiones (4D), una tecnología que produce objetos que cambian de forma con el tiempo.
En un comunicado de prensa enviado a la agencia Lusa, la Facultad de Ciencia y Tecnología (FCTUC) explica que los investigadores decidieron utilizar bacterias como «herramientas vivas en la producción de celulosa, un polímero natural muy versátil», para ser utilizado en la impresión 4D. .
Destacando que el proyecto «abre puertas a innumerables aplicaciones, desde la medicina hasta el transporte pasando por el sector textil», la nota de la FCTUC añade que la impresión 4D «surge de la impresión 3D [três dimensões], agregando la dimensión temporal, permitiendo imprimir objetos inteligentes en tres dimensiones, es decir objetos que, con el tiempo y a través de estímulos externos, como la temperatura, la luz o el pH, entre otros, cambian de forma«.
Citada en la nota, Ana Paula Piedade, investigadora del CEMMPRE (Centro de Ingeniería Mecánica, Materiales y Procesos) de la FCTUC, responsable del proyecto, sostiene que se inició con la identificación de bacterias capaces de producir la celulosa necesaria para la impresión 4D. , trabajo realizado por el equipo de Microbiología Ambiental de la UC, que, para tal fin, utilizó la Colección de Cultivos de Bacterias de la Universidad de Coimbra.
“A través del análisis genómico, el grupo de microbiología identificó bacterias que tienen genes para la producción de celulosa. Luego se eligió un grupo de bacterias, que luego se caracterizaron y ensayaron, y se seleccionaron dos cepas ”, explica Ana Paula Piedade.
La «fábrica de bacterias» comenzó entonces el «trabajo» hasta que los investigadores pudieron «obtener la celulosa necesaria para producir un material que haría posible la impresión 4D».
Las celulosas resultantes se mezclaron luego con «polímeros diferentes» (con propiedades diferentes de cada una de las celulosas producidas), y la investigación, a partir de ahí, produjo materiales biocompuestos y desarrolló filamentos aptos para la impresión en cuatro dimensiones.
La declaración también señala que, las bacterias «solo necesitan comida» para producir celulosa, que puede ser un desperdicio de comida..
Por otro lado, el científico de la FCTUC especifica que las bacterias que se utilizan para fabricar celulosa no son patógenas.
La tecnología ahora desarrollada es «duradera, económica y respetuosa con el medio ambiente», ya que el 97% del material utilizado «está en la propia pieza impresa, es decir, el residuo que se produce es mínimo e incluso así, este residuo se puede utilizar para producir más filamentos». ”, Enfatiza Ana Paula Piedade.
“Además, tanto el material compuesto como la celulosa son totalmente biodegradables y biocompostables”, añade.
El mayor de los «desafíos complejos» que enfrentaron los científicos «fue, y sigue siendo, lograr la reversibilidad del material» producido, es decir, «asegurar que un mismo material, que toma diferentes formas gracias a estímulos externos, que es decir, capaz de volver al formato original por sí solo ”, informa la investigadora de la FCTUC.
También recuerda que la tecnología de impresión 4D «permite que el material se transforme y luego vuelva a su forma original».
La nota revela que se han impreso «con éxito» diferentes tipos de objetos, no revelados, lo que garantiza que la investigación «abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones».
Estos incluyen «dispositivos que pueden funcionar en lugares donde no hay electricidad, dispositivos que pueden cambiar de forma según la demanda mecánica que tengan, ropa inteligente para deportistas de alto nivel. Competición, que regula la transpiración según la temperatura ambiente, y dispositivos biomédicos. ”, Enfatiza Ana Paula Piedade. «Hay un mundo de posibilidades», agrega el científico.
La siguiente fase de la investigación se centrará en diseñar estructuras para aplicaciones específicas, en particular en “diseñar dispositivos que puedan aprovechar” la impresión en cuatro dimensiones.
Exploraremos diferentes enfoques para la fabricación de dispositivos 4D, porque es necesario pensar con mucho cuidado en cómo vamos a imprimir, definir la geometría de lo que se imprimirá y optimizar los procesos que garantizan el efecto. 4D ”, enfatiza Ana Paula Piedade.
El proyecto, que cuenta con la colaboración del Instituto Politécnico de Leiria (IPL), fue financiado con 250.000 euros por la Fundación para la Ciencia y la Tecnología (FCT) y por fondos europeos del programa COMPETE 2020.
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