Geles inteligentes para aplicaciones nuevas y más eficientes

La red ITN Smartnet (Soft Materials Advanced Training Network), formada por investigadores de universidades de distintos países europeos, funciona a través del intercambio y la colaboración en el ámbito de los llamados 'materiales blandos'. A través de la ciencia básica y experimental y de la nanotecnología, el proyecto avanza en el estudio de estos materiales en la frontera de la química, la física y la biología con investigaciones pioneras.

Los materiales blandos como geles, emulsiones o membranas tienen un enorme impacto social y económico; se utilizan en industrias como la de alimentos, cosméticos, baterías o la extracción de petróleo, y también en campos como la medicina o la nanotecnología. Con todo, sus posibilidades se ven limitadas porque no se conocen en profundidad ni su estructura molecular ni muchos de los procesos químicos y físicos que dan origen a las distintas reacciones. Avanzar en el conocimiento de estas estructuras es uno de los principales objetivos de la red ITN Smartnet, de la que forma parte la Universitat Jaume I de Castellón, y que abre la puerta al desarrollo de materiales blandos de última generación con nuevas y más eficientes aplicaciones.

Directora e investigadores del grupo Biosupramat de la Universitat Jaume I (UJI). Foto: Damián Llorens.

Como explica el investigador de la UJI Nishant Singh, “los materiales blandos, como los geles, son una clase de materiales a medio camino entre los sólidos y los líquidos. Tienen propiedades de sólidos, pero también están llenos de líquido, y esta característica les confiere unas determinadas propiedades que son muy particulares y que permiten aplicaciones muy interesantes en distintos ámbitos”.

“Son materiales complejos que se forman a partir de una red tridimensional que sostiene el disolvente, como una especie de andamio interno que forman las moléculas al unirse con una determinada orientación e interacciones. La forma en que las moléculas se asocian e interaccionan para producir esas estructuras tridimensionales dentro del líquido es muy incierta y particular. Estudiar, entender y descubrir las interacciones que dan lugar a esa ordenación es el objetivo del proyecto, ya que este conocimiento abre el camino hacia la próxima generación de materia blanda como alternativa prometedora a los sistemas existentes”.

Y es que los geles estudiados por los investigadores se ubican dentro de la categoría denominada ‘smart materials’, ya que son geles inteligentes que responden a estímulos externos. En otras palabras, cambian sus propiedades en función de las condiciones físicas de una forma muy pronunciada.

Como señala Jorge Ruiz Ollés, investigador de la Universidad de York y uno de los miembros de la red Smartnet, "la estructura de estos geles tiene una gran movilidad interna debido al disolvente, lo que permite que haya una transferencia de todo tipo de sustancias. Así, la aplicación de estos materiales en biomedicina, por ejemplo, podría vincularse a la liberación de moléculas en el cuerpo en función de las condiciones del propio cuerpo, pero también de las condiciones externas. Es decir, que –si lo estimulamos con calor– ese gel podría liberar las moléculas atrapadas en él, lo que podría aplicarse en medicamentos o cremas para la piel con liberación controlada. El gel puede retener mucho tiempo las moléculas y liberarlas cuando te tomas la pastilla o te aplicas la crema de una manera controlada según el ambiente del propio cuerpo.

Así, podrían desarrollarse distintos tipos de geles para que actúen en distintas condiciones. Por proporcionar otro ejemplo, en el caso del tratamiento de la diabetes, de estas investigaciones podría surgir un material que libere continuamente la cantidad de insulina que el paciente necesite como si fuera un parche de nicotina. Ello permitiría superar el problema que supone tener picos de concentración de un fármaco en el cuerpo, y no una liberación progresiva y constante. Este tipo de materiales puede ayudar a estabilizar los niveles de fármacos u otras sustancias".

En la red ITN Smartnet, financiada por la Unión Europea, participan unos veinte científicos que provienen del Reino Unido, los Países Bajos, Francia y España. Se trata de investigadores jóvenes de ámbitos tan diversos como la química, la ciencia de los materiales, la ingeniería bioquímica o la química computacional.

La Universitat Jaume I es una de las universidades socias de esta red a través del grupo Biosupramat, dirigido por la Dra. Beatriu Escuder e integrado por los investigadores Nishant Singh y Marco Araújo, del Departamento de Química Inorgánica y Orgánica. En concreto, la participación del grupo de la UJI en el proyecto se centra en un trabajo de ciencia experimental.

Además de la UJI, también participan como socios en el proyecto la Universidad de Tecnología de Delft, la Universidad de Burdeos, la Universidad de York y la Universidad de Strathclyde. Asimismo, la red cuenta con dos socios industriales: las empresas Nano Fiber Matrix BV y Solvay-Laboratory of the Future.

Los miembros del proyecto han participado ya en numerosas jornadas y han realizado diversas publicaciones de los resultados de la investigación desde las distintas disciplinas, que pueden consultarse en la web: http://www.smartnet4u.org/