Estructura autorremodelable basada en las estrellas de mar

Las estrellas de mar poseen la notable capacidad de adoptar cualquier postura corporal y mantenerse sin esfuerzo en ella, simplemente cambiando la rigidez de su endoesqueleto. Lo consiguen gracias a una arquitectura corporal peculiar, que lleva tiempo fascinando no solo a los biólogos sino también a los ingenieros.

Los osículos son microestructuras de calcita ubicadas dentro del cuerpo de la estrella de mar que están conectadas entre ellas mediante una red de fibras de colágeno, conformando el endoesqueleto. Esta estructura fuerte pero simple permite a estos singulares animales adoptar y mantener una amplia gama de posturas corporales con un uso mínimo de energía.

El equipo de Raman Raman, de la Universidad de Ciencias Aplicadas de la Ciudad de Bremen en Alemania, se inspiró en la solución biológica simple pero eficaz que la estructura de las estrellas de mar le da a un problema complejo de ingeniería.

Raman y sus colegas se propusieron desentrañar todos los detalles del intrincado esqueleto de las estrellas de mar y trasladar esos principios a un nuevo material con propiedades similares.

El equipo de Raman empleó escaneos por tomografía computerizada de rayos X de alta resolución para visualizar las estructuras del esqueleto de las estrellas de mar, recurrió a técnicas matemáticas como el análisis de elementos finitos para comprender la intrincada mecánica de los componentes del esqueleto, y se valió de simulaciones por ordenador para reconstruir con el grado de detalle necesario los procesos implicados en cada clase de movimiento.

De este modo, los investigadores consiguieron, por vez primera, desentrañar la compleja estructura tridimensional del esqueleto de la estrella de mar y la fina estructura de los diminutos osículos.

A continuación, emplearon estos conocimientos para el proceso de diseño biomimético de una estructura artificial capaz de la misma movilidad.

Raman y sus colegas han utilizado la impresión 3D para producir diferentes prototipos funcionales capaces de superar una amplia gama de impresionante retos físicos. Entre otras cualidades, la estructura tiene memoria de forma, el don de autorrepararse, y una asombrosa capacidad prensil que le permite sujetar objetos.

La estructura autorremodelable puede adoptar cualquier “postura”, lo que le permite hacer cosas como por ejemplo sostener un lápiz. (Foto: Raman Raman. CC BY-SA)

La facilidad de fabricar estructuras de esta clase a escala industrial, el bajo coste económico de hacerlo y las numerosas prestaciones que poseen, abren las puertas a muchas aplicaciones potenciales en robótica, así como en implantes biomédicos.

Los resultados más recientes de esta llamativa línea de investigación y desarrollo han sido presentados públicamente por el equipo en el congreso anual de la SEB (Society for Experimental Biology, o Sociedad de Biología Experimental) celebrado este mes en la ciudad checa de Praga. (Fuente: NCYT de Amazings)