Esta nueva piel «inteligente» cambia de color inspirada en los camaleones
El nuevo polímero puede cambiar de tono en función de la luz, una cualidad con posibles aplicaciones para la ropa de camuflaje, entre otras.
Los camaleones hacen que cambiar de color parezca sencillo. En unos instantes, estos reptiles pueden cambiar su tono de piel para intimidar a depredadores, camuflarse o encontrar pareja. Los científicos han pasado décadas desentrañando los secretos del cambio de color en los camaleones y sus años de investigación han dado lugar a una nueva piel inteligente que cambia de color cuando se expone al sol.
«Es algo que la naturaleza hace constantemente», afirma Khalid Salaita, bioingeniero en la Universidad de Emory y autor principal del nuevo estudio publicado el 11 de septiembre en ACS Nano. «Podemos provocar el cambio de color utilizando luz solar directa».
El material podría emplearse para fabricar ropa de camuflaje y revestimientos para sensores químicos y medioambientales.
La bioquímica de la Universidad Northeastern Leila Deravi, que no participó en el estudio, afirma que esta nueva piel inteligente ha solucionado «un gran problema para los ingenieros», ya que ha averiguado cómo provocar un cambio de color sin alterar el volumen de un polímero.
Imitando el mimetismo
Mucho antes de que Harry Potter se pusiera su capa de invisibilidad, animales de todo tipo han manipulado su propio color por muchas razones. Esta destreza evolucionó en varias ocasiones de forma independiente en reptiles, peces tetra neón, mariposas y cefalópodos como los pulpos y los calamares.
Las células cutáneas de estos animales contienen cristales diminutos amontonados, denominados cristales fotónicos. A diferencia de los pigmentos, que poseen un tono intrínseco, estos cristales reflejan y dispersan la luz de forma diferente según su tamaño, composición química y disposición, generando color.
Un estudio de 2015 publicado en Nature Communications describía que las células cutáneas de los camaleones contienen cristales de guanina intercalados con las células cutáneas «normales». Para cambiar de color, los camaleones pueden comprimir o flexionar las células que contienen cristales, reflejando longitudes de ondas de luz distintas, mientras que las células cutáneas normales pueden expandirse o menguar para llenar los huecos.
Para construir una piel inteligente que cambie de color en un laboratorio, los científicos incrustaron cristales fotónicos en un polímero gelatinoso. Yixiao Dong, también autor principal del nuevo estudio y estudiante de doctorado del laboratorio de Salaita, sugirió alterar esta fórmula creando un hidrogel con dos capas, igual que la piel del camaleón.
«Parecía la solución perfecta», afirma Salaita.
Cambio en función de la luz
El equipo creó una estructura pequeña, fina y flexible, similar a una pulsera de silicona, que contenía una capa de cristales fotónicos de óxido de hierro mezclados con dióxido de silicio. A nivel químico, «es básicamente un núcleo de óxido con una cáscara de arena», afirma Salaita. La otra contenía un polímero incoloro.
A continuación, expusieron la piel a la luz solar y a la luz de láseres. Esta iniciativa es única entre otros intentos de crear pieles inteligentes, que a menudo se activan con corrientes eléctricas de alto voltaje.
En un experimento, Dong convirtió la piel inteligente amarilla en una hoja. Tras cinco minutos al sol, la hoja se había vuelto verde y se había camuflado entre un grupo de hojas que había arrancado de un árbol cerca del laboratorio, demostrando el potencial para el camuflaje de la piel inteligente. Probó un cambio de color similar con un polímero en forma de pez. Más adelante, Dong y Salaita crearon cambios más rápidos con luz láser.
«Es una forma inteligente de obtener cambios de color en función de la luz», afirma Deravi. Según ella, el trabajo es un buen primer escalón, pero pasará mucho tiempo hasta que las pieles inteligentes estén listas para usos comerciales.
Uno de los mayores retos será la fabricación de pieles inteligentes lo bastante grandes para producir ropa, paneles y otros artículos de uso humano. Salaita también indica que los animales controlan mucho más los cambios de color y pueden generar cambios más drásticos que los materiales artificiales.
La piel (todavía) no puede cambiar de color en función del entorno. Es probable que los cefalópodos y los camaleones lo hagan detectando la luz en la piel, algo para lo que se necesitarían muchos espejos y lentes complejas, según añade Deravi.
Explica que traducir su trabajo a aplicaciones reales «es una lucha constante para los laboratorios académicos», pero cree que vale la pena.
Al fin y al cabo, la evolución ha pasado millones de años perfeccionando estos sistemas de cambio de color, así que tiene sentido que los científicos traten de probar y tomar prestados sus secretos. «Estos polímeros pueden convertirse en lo que uno quiera», afirma Salaita.
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
