Un grupo de investigadores ha desarrollado un material eléctrico innovador que podría cambiar el panorama de la tecnología portátil, los implantes médicos y los dispositivos integrados en el cuerpo humano. Este avance, publicado recientemente en Nature, combina cadenas cortas de aminoácidos, conocidas como péptidos, con fragmentos de polímero plástico. El resultado es un material capaz de almacenar energía y registrar información, abriendo la puerta a wearables autogenerados, interfaces neuronales en tiempo real y dispositivos médicos que se integran mejor con los tejidos corporales.
Muchos materiales electrónicos convencionales son rígidos o contienen metales tóxicos, lo que dificulta su adaptación a formas orgánicas o su integración en tejidos vivos. Desde los años 40, uno de los pocos plásticos blandos utilizados en electrónica es el fluoruro de polivinilideno (PVDF). Este polímero tiene propiedades ferroelectricas, lo que significa que su estructura puede cambiar de orientación cuando se le aplica una corriente externa, similar a cómo funcionan los bits electrónicos. Sin embargo, el PVDF presenta limitaciones: sus propiedades desaparecen a temperaturas elevadas y requiere altos voltajes para funcionar, lo que incrementa su consumo energético.
El equipo liderado por Samuel Stupp, científico de materiales de la Universidad Northwestern, encontró una forma de superar las limitaciones del PVDF. Al conectar péptidos con pequeños segmentos de PVDF, los científicos lograron que estos se autoensamblaran en cintas flexibles y largas, que se alinean para formar un material electroactivo. Lo sorprendente, según Stupp, es que este proceso de autoensamblaje se activa simplemente añadiendo agua.
Este nuevo material es significativamente más eficiente que el PVDF convencional. Requiere hasta 100 veces menos voltaje para cambiar su polarización, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones de bajo consumo. Además, mantiene sus propiedades ferroelectricas a temperaturas de hasta 110°C, lo que supone una mejora considerable respecto a otros materiales de su tipo.
Este material tiene el potencial de almacenar energía o información a través de la polarización eléctrica de sus cintas. Además, los péptidos pueden conectarse a proteínas en neuronas u otras células, permitiendo registrar señales de órganos como el cerebro o el corazón, e incluso estimularlos eléctricamente. Usando técnicas de baja potencia, como el ultrasonido, los investigadores creen que este material podría aplicarse en tratamientos para la parálisis crónica, estimulando neuronas de forma controlada.
El coautor del estudio, Yang Yang, ingeniero eléctrico de la Universidad Northwestern, destaca la biocompatibilidad del PVDF, lo que lo convierte en un candidato prometedor para implantes blandos que podrían controlarse de manera inalámbrica desde el exterior del cuerpo.
No obstante, algunos expertos expresan preocupaciones ambientales. Aunque el PVDF no es tóxico, los compuestos fluorados que contiene pueden persistir en el medio ambiente durante siglos. William Arnold, ingeniero ambiental de la Universidad de Minnesota, señala que los fragmentos de PVDF podrían degradarse en ácido trifluoroacético, un contaminante emergente. Además, la preparación del material requiere sustancias químicas que, aunque efectivas, tienen efectos negativos para la salud humana y el entorno.
Hasta ahora, las evaluaciones del material se han realizado en pequeña escala. Frank Leibfarth, químico de la Universidad de Carolina del Norte, advierte que uno de los retos será depositar las estructuras suspendidas en agua sobre dispositivos sin alterar sus propiedades. A pesar de estas dificultades, reconoce que este avance presenta características muy atractivas en comparación con otros polímeros orgánicos.
Stupp, por su parte, se muestra optimista con respecto al futuro de esta tecnología, afirmando que la combinación de péptidos y PVDF podría ser el comienzo de una nueva era en la que la tecnología no solo actúa sobre nosotros, sino que se fusiona con nuestros cuerpos.