Un equipo de investigadores de Rice University y la University of Utah ha desarrollado un metamaterial blando que combina fuerza, flexibilidad y control remoto. El material puede cambiar de forma con imanes y mantener esa configuración sin necesidad de energía constante, lo que abre la puerta a nuevas generaciones de dispositivos médicos ingeribles, implantables y robots blandos.
El metamaterial está hecho de silicona mezclada con micropartículas magnéticas. Para darle sus propiedades únicas, los científicos usaron moldes impresos en 3D que forman una red de microarquitecturas: vigas inclinadas, segmentos trapezoidales y refuerzos internos. Esta geometría especial crea “barreras de energía” que permiten que el material tenga multiestabilidad, es decir, que pueda quedarse fijo en distintas formas una vez transformado.
Más allá de cambiar de tamaño o volumen, el material puede ejecutar movimientos complejos. Un ejemplo es su capacidad de funcionar como una bomba peristáltica, imitando el movimiento del intestino para empujar líquidos. De esta manera, puede mover fluidos en contra de la presión y mantener la posición alcanzada incluso después de que el campo magnético se retira. Esta habilidad resulta prometedora para aplicaciones en válvulas blandas o sistemas de administración de medicamentos dentro del cuerpo.
El metamaterial no solo es versátil: también es resistente. Los experimentos mostraron que mantiene su funcionamiento después de:
- Ser sometido a temperaturas extremas (de −20 °C a 100 °C).
- Estar expuesto durante una semana en fluidos gástricos simulados, lo que reproduce las condiciones del estómago.
- Recibir impactos fuertes o estiramientos intensos.
- E incluso tras 15 segundos de exposición al fuego, donde, aunque fue necesario reprogramar las partículas magnéticas, la estructura conservó su estabilidad y capacidad de transformación.
El diseño blando reduce el riesgo de úlceras, perforaciones o inflamaciones. Su suavidad, combinada con la estabilidad programada, lo convierte en un candidato ideal para dispositivos que deban permanecer dentro del cuerpo durante largos periodos sin causar daño.
Los investigadores ven aplicaciones que van desde dispositivos médicos ingeribles o implantables que podrían desplegarse dentro del cuerpo y cambiar de volumen o forma sin necesidad de baterías, tratamientos para la obesidad hasta implantes reconfigurables y robots blandos capaces de explorar espacios confinados. También se vislumbra el uso en electrónica flexible, como antenas o sensores que cambien de forma según la necesidad.
Los autores destacan que aún queda camino para miniaturizar y optimizar la fabricación, pero el concepto ya demuestra que los materiales blandos del futuro podrán ser tan resistentes como versátiles.
Por: Cipactli Vargas
Fuentes:
Rice News
Rice researchers create novel metamaterial that can potentially revolutionize implantable, ingestible devices
Science Advances
Soft multistable magnetic-responsive metamaterials
