La investigación en materiales sostenibles acaba de sumar una pieza que cambia una de las grandes limitaciones de los biomateriales: su fragilidad cuando entran en contacto con el agua. Un estudio liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con la Singapore University of Technology and Design (SUTD), ha desarrollado un nuevo biomaterial resistente al agua que, lejos de degradarse, aumenta su fuerza cuando se moja. El trabajo se ha publicado en 'Nature Communications' y propone una alternativa con potencial para sustituir determinados plásticos, especialmente en entornos donde la humedad es inevitable.
El punto de partida es el quitosano, un polímero que se obtiene a partir de la quitina, presente en estructuras naturales como las cáscaras de crustáceos. En este caso, el equipo investigador ha trabajado con quitina procedente de residuos de cáscaras de gambas, un subproducto abundante. La clave del nuevo material es la incorporación de níquel dentro de la estructura del quitosano: esta combinación genera una arquitectura capaz de aprovechar el agua de su entorno para mejorar el comportamiento mecánico.
Un cambio de paradigma: el agua no es el enemigo
Durante décadas, la estrategia dominante en el diseño de materiales ha sido aislarlos del medio: recubrimientos, aditivos y modificaciones químicas para evitar que el agua dañe sus propiedades. El nuevo enfoque va en dirección contraria. En este biomaterial, el agua funciona como un elemento activo dentro de la microestructura: facilita que se rompan y se vuelvan a formar enlaces débiles y reversibles, con una reconfiguración constante que disipa tensiones y refuerza el conjunto.
Los ensayos descritos en el estudio muestran que el material puede incrementar su resistencia hasta un 50% cuando se sumerge en agua. Esta respuesta, explican los investigadores, imita maneras de funcionar de la naturaleza, donde muchas estructuras son dinámicas y adaptativas, en lugar de rígidas y “selladas”.
Javier G. Fernández, investigador principal del grupo de Materiales y Ingeniería Biointegrados del IBEC, defiende que el resultado no pierde su esencia biológica: “El material sigue siendo biológicamente puro a los ojos de la naturaleza; sigue siendo esencialmente la misma molécula que se encuentra en las cáscaras de los insectos o en los hongos”. Esta característica, señalan, es relevante porque permitiría reintegrar el material en los ciclos ecológicos sin depender de procesos complejos de recuperación.
Inspiración inesperada en una lombriz de mar
El origen conceptual del trabajo nace de una observación aparentemente anecdótica, pero decisiva: cuando se elimina el zinc de los colmillos del gusano de arena Nereis virens, estas piezas naturales se vuelven frágiles en contacto con el agua. El hallazgo apuntó que los metales pueden tener un papel estructural crucial en cómo algunos materiales naturales gestionan la humedad. A partir de aquí, el equipo exploró cómo replicar este principio en un biomaterial escalable y de origen residual, y optó por el níquel incorporado al quitosano, procesado en forma de películas finas.
Otro elemento destacado del trabajo es el proceso de producción pensado para minimizar impacto y coste. Durante la primera inmersión, una parte del níquel que no queda integrado en los enlaces estructurales se libera. En lugar de considerarlo un rechazo, los investigadores han diseñado un circuito para que este níquel recuperado sirva de materia prima para la siguiente tanda, cerrando el ciclo e incrementando la eficiencia del proceso.
La lógica de fondo es aprovechar fuentes abundantes y locales. El equipo recuerda que la quitina es una de las moléculas orgánicas más comunes del planeta, solo por detrás de la celulosa, y que puede obtenerse tanto de residuos marinos como de subproductos fúngicos u orgánicos.
Dónde puede llegar: del campo a los envases
Las primeras aplicaciones que se ponen sobre la mesa apuntan a sectores que necesitan materiales biodegradables, pero resistentes a la humedad: agricultura, pesca y embalaje, entre otros. El estudio también describe pruebas de conformación en objetos cotidianos, con recipientes estancos como vasos o láminas de gran tamaño, un indicio del potencial para sustituir determinados usos de plástico, especialmente de un solo uso.
Los autores también sugieren que el principio descubierto podría ir más allá del níquel. Fernández apunta que probablemente no es el único elemento capaz de activar este mecanismo, y que la puerta queda abierta a explorar otras combinaciones que permitan reforzar biomateriales “trabajando con el agua” y no contra ella.
En un contexto de presión creciente para reducir la contaminación plástica y encontrar sustitutos viables, la propuesta del IBEC apunta a un cambio de mentalidad: materiales pensados desde la lógica de los sistemas naturales —dinámicos, integrables y circulares— y no desde la obsesión de aislarlos del medio.
