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Materiales magneto-inteligentes para desarrollar músculos artificiales y robots terapéuticos

Desarrollar una nueva generación de músculos artificiales y nano-robots para la administración dirigida de medicamentos son algunos de los objetivos a largo plazo de 4D-BIOMAP, un proyecto ERC de investigación de la UC3M, que desarrolla metodologías de conocimiento transversal bio-magneto-mecánico para simular y gobernar procesos como la migración y proliferación celular, la respuesta electrofisiológica del organismo y el origen y desarrollo de patologías en tejidos blandos

“La idea global de este proyecto de investigación es llegar a influir a nivel celular sobre distintos procesos biológicos (como la cicatrización de las heridas, las sinapsis cerebrales o las respuestas del sistema nervioso), lo que permitirá desarrollar determinadas aplicaciones ingenieriles que nos permitan controlar los mismos”, explica el responsable de 4D-BIOMAP, Daniel García González, del Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M.

Los polímeros magneto-activos, como se denominan, están revolucionando los campos de la mecánica de sólidos y de la ciencia de los materiales. Estos compuestos consisten en una matriz polimérica (un elastómero) que contiene partículas magnéticas (de hierro, por ejemplo) que reaccionan mecánicamente y cambian de forma y volumen. “La idea es que con un campo magnético externo se inducen fuerzas internas en este material de manera que se modifican las propiedades mecánicas, como la rigidez, o incluso se producen cambios en la forma y el volumen que pueden interactuar con ciertos sistemas celulares”, explica Daniel García González.

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La respuesta magneto-mecánica está determinada por las propiedades del material de la matriz polimérica y de las partículas magnéticas. Si se consigue controlar estos procesos, se podrían desarrollar otras aplicaciones ingenieriles, como robots blandos que podrían interaccionar con el cuerpo o una nueva generación de músculos artificiales, señala el investigador, quien recurre a un símil para explicar el potencial de esta tecnología:

“Nos imaginamos una persona que está en la playa y que quiere avanzar rápidamente. Sin embargo, la arena del suelo (el entorno mecánico) hace que le cueste un poco más avanzar que si estuviera sobre asfalto o sobre una pista de atletismo. Al igual que en nuestro caso, cuando una célula está sobre un sustrato demasiado blando, le va a costar más desplazarse. En cambio, si somos capaces de modificar estos sustratos y crear esta pista de atletismo para las células, vamos a conseguir que todos estos procesos se desarrollen de una forma mucho más eficiente”.

Sobre 4D-BIOMAP

4D-BIOMAP (Estimulación Biomecánica basada en Polímeros Magneto-Activos por impresión 4D) es un proyecto de cinco años de duración financiado con 1,5 millones de euros por el Consejo Europeo de Investigación a través de una ayuda ERC Starting Grant del Programa Marco de Investigación e Innovación de la Unión Europea, Horizonte 2020. Este proyecto de investigación se aborda desde una perspectiva multidisciplinar, involucrando conocimientos de disciplinas como la mecánica de sólidos, el magnetismo y la bioingeniería. Además, se combinarán metodologías computacionales, experimentales y teóricas.

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