Un estudi liderat per l'Institut de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) demostra que el quitosano —un polímer natural obtingut de les corfes de gambes— pot transformar-se en un material més robust quan es banya. La troballa revertix una de les grans limitacions dels biomaterials, que solen debilitar-se amb la hidratació, i planteja una via per a crear alternatives sostenibles als plàstics convencionals.

Els investigadors van incorporar níquel, un oligoelement present en la naturalesa, a l'estructura del quitosano. Després de formar làmines primes, van comprovar que el biomaterial incrementa la seua resistència fins a un 50% després de la immersió en aigua. El mecanisme es basa en una xarxa dinàmica d'enllaços reversibles que es reorganitzen gràcies als ions de níquel i a les molècules d'aigua. Eixa reconfiguració permet absorbir tensions mecàniques imitant el comportament d'uns certs teixits biològics.

Biològicament pur

“El material continua sent biològicament pur; és essencialment la mateixa molècula que existix en les closques d'insectes i fongs”, explica Javier G. Fernández, investigador de l'IBEC i líder del treball, publicat en Nature Communications. Eixa puresa facilita la seua reintegració en els cicles naturals sense generar residus persistents.

El descobriment s'inspira en la cutícula dels artròpodes i en observacions prèvies sobre l'acció de metalls en estructures naturals. Segons els autors, l'aigua es convertix ací en un component actiu del sistema i deixa de ser un enemic dels biopolímers. Fernández resumix el principi com “un material en el qual ser ‘bla’ a escala molecular el fa més fort”.

El procés de fabricació també incorpora un cicle tancat de níquel: el metall que no participa en l'estructura es recupera durant la hidración inicial i es reutilitza per a produir noves tandes de material. El mètode aconseguix així un ús del níquel del 100%, sense generar residus i amb costos reduïts.

L'escalabilitat és un dels arguments clau del treball. La quitina —de la qual deriva el quitosano— es produïx en la naturalesa a gran escala. “Cada any, el món genera unes cent mil milions de tones de quitina, l'equivalent a tres segles de producció de plàstic”, señala Akshayakumar Kompa, investigador postdoctoral del grup de Fernández i primer autor de l'estudi. Eixa abundància permetria una fabricació distribuïda i adaptada a recursos locals, des de restes de marisc fins a residus orgànics o subproductes fúngics.

Aplicacions en agricultura, pesca i embalatge

Les primeres aplicacions d'este biomaterial podrien donar-se en agricultura, arts de pesca i embalatge, especialment en contextos relacionats amb l'aigua, on es necessiten materials biodegradables i resistents. A més, tant el níquel com el quitosano compten ja amb l'aval de la FDA per a uns certs usos mèdics, la qual cosa obri la possibilitat de desenrotllar recobriments impermeables per a dispositius sanitaris.

L'equip també ha demostrat que el material pot formar recipients estancs, com a gots o làmines de gran grandària, la qual cosa reforça el seu potencial com a substitut de plàstics d'un sol ús. Els investigadors creuen que altres metalls podrien generar efectes similars i ampliar la gamma de biomaterials reforçats per hidratació.

“Este és només el primer estudi. Ara que sabem que este efecte existix, podem buscar noves combinacions i nous materials”, apunta Fernández. Per als autors, la troballa marca un canvi de mentalitat: en lloc d'aïllar els materials de l'entorn, es tracta de dissenyar-los perquè treballen amb ell i formen part de cicles ecològics sense deixar empremta.

NATURE