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Un equipo de científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén ha llevado una vieja idea de ingeniería a escala molecular: reforzar agua congelada con celulosa para obtener un hielo capaz de soportar esfuerzos mucho mayores que el convencional. El nuevo material, denominado BioPykrete, incorpora nanocristales vegetales y una proteína diseñada para unir sus componentes.

La propuesta recupera un concepto investigado durante la Segunda Guerra Mundial: el Pykrete, una mezcla de hielo y serrín que resultaba más resistente y tardaba más en derretirse que el hielo corriente. Los investigadores han sustituido aquel refuerzo macroscópico por nanocristales de celulosa, partículas diminutas y rígidas procedentes del material natural que aporta estructura a las plantas. Al congelarse la mezcla, esas partículas forman una red tridimensional alrededor de pequeñas regiones de hielo.

El paso decisivo ha sido incorporar una proteína diseñada específicamente para actuar como una especie de adhesivo molecular. Una parte de esa proteína puede unirse al hielo y otra a la celulosa, lo que permite conectar ambos componentes dentro de la estructura congelada. El objetivo no era limitarse a introducir fibras en el agua antes de congelarla, sino controlar cómo se relacionan los materiales a escala molecular para modificar el comportamiento mecánico del conjunto.

Una resistencia similar al hormigón

Las pruebas de laboratorio muestran hasta qué punto cambia el hielo cuando recibe este refuerzo. El BioPykrete alcanzó una resistencia a la compresión unas 10 veces superior a la del hielo puro, hasta situarse en niveles comparables a los del hormigón convencional. También fue capaz de absorber alrededor de 70 veces más energía antes de romperse. La proteína desempeñó un papel relevante: su incorporación duplicó tanto la resistencia como la energía absorbida frente a una mezcla de hielo y celulosa que carecía de ese puente molecular.

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El cambio afecta también a la manera en la que se produce la fractura. Frente a la rotura súbita característica del hielo, este material puede deformarse progresivamente y absorber más energía antes de fallar. “Queríamos ir más allá de simplemente mezclar fibras con hielo y controlar cómo se conectan los diferentes materiales a nivel molecular”, explicó Ido Braslavsky, profesor de la Universidad Hebrea de Jerusalén. Según el investigador, el resultado modifica tanto la resistencia del hielo como la forma en la que termina rompiéndose.

Sus posibles aplicaciones se concentran por ahora en las regiones árticas y antárticas, donde transportar hormigón, acero y otros materiales de construcción puede resultar complicado y costoso. Al estar compuesto principalmente por hielo y celulosa vegetal, el BioPykrete podría convertirse en una alternativa biodegradable y con una huella de carbono menor para determinadas estructuras sometidas a frío extremo.

Un equipo de científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén ha llevado una vieja idea de ingeniería a escala molecular: reforzar agua congelada con celulosa para obtener un hielo capaz de soportar esfuerzos mucho mayores que el convencional. El nuevo material, denominado BioPykrete, incorpora nanocristales vegetales y una proteína diseñada para unir sus componentes.

Una investigación de la Universidad de Queensland, publicada en la revista científica Small Science, ha desarrollado en Australia un recubrimiento inteligente capaz de reparar de forma autónoma pequeñas grietas y arañazos antes de que la corrosión avance sobre el acero. La tecnología, liderada por el nanoarquitecto Asep Nugraha, utiliza partículas microscópicas incorporadas a una pintura de poliuretano con base acuosa. Su objetivo es prolongar durante décadas la protección de puentes, edificios, vehículos y otras estructuras metálicas expuestas al deterioro.

El funcionamiento parte de unas nanopartículas que actúan como contenedores diminutos de moléculas anticorrosivas. Los investigadores encapsularon benzotriazol, un inhibidor habitual de la oxidación, dentro de una nanoestructura especialmente sensible a los cambios de acidez. Cuando el revestimiento resulta dañado y las condiciones químicas de la superficie empiezan a variar, esas partículas reaccionan y liberan el compuesto protector precisamente en la zona afectada. La pintura deja de comportarse así como una simple barrera pasiva frente al agua y al oxígeno.

Las pruebas electroquímicas realizadas por el equipo ofrecen una primera medida de hasta dónde puede llegar esta estrategia. El nuevo recubrimiento consiguió limitar la corrosión del acero a 37 nanómetros al año, una velocidad que, según la Universidad de Queensland, supone una protección más de 600 veces superior a la de numerosos productos anticorrosivos de alto rendimiento, capaces de restringir el deterioro aproximadamente a 0,025 mm anuales. Nugraha explica: “Todos los revestimientos antioxidantes inevitablemente se desgastan con el tiempo. No hay forma de evitarlo.”

Una pintura que responde al daño

La diferencia reside en que el material puede intervenir cuando aparece una fisura en lugar de depender únicamente de que la capa inicial permanezca intacta. “Lo que hemos creado es una barrera que está constantemente detectando si algo va mal para poder reparar por sí misma cualquier raspadura y grieta, prolongando enormemente la duración de la protección”, señala Asep Nugraha. El investigador describe cada partícula como un nanocontenedor que libera las moléculas de protección únicamente cuando las condiciones de la superficie hacen necesaria esa respuesta química.

Esta capacidad podría tener especial relevancia en infraestructuras cuya conservación obliga a realizar trabajos periódicos y costosos. La Australasian Corrosion Association calcula que el impacto anual de la corrosión ronda los 90.000 millones de dólares (solo) en Australia, teniendo en cuenta sectores como petróleo y gas, agua, infraestructuras y defensa. Nugraha plantea el caso del Story Bridge como ejemplo del potencial de la tecnología: “Pero imagina, por ejemplo, si solo tuvieras que poner una única capa de pintura en el Story Bridge que lo protegiera durante más de 100 años”.

El equipo matiza que el recubrimiento no elimina para siempre la corrosión, pero sí podría aumentar de forma sustancial la vida útil de las capas protectoras y espaciar las operaciones de mantenimiento. Los investigadores de la Universidad de Queensland preparan ahora pruebas a escala piloto y trabajan con el objetivo de disponer de un producto comercial dentro de los próximos cinco años. “No es un revestimiento que vaya a durar para siempre, pero los revestimientos que contengan nuestra tecnología tendrán una vida útil mucho mayor, lo que significa mucho menos mantenimiento y mucho más tiempo entre aplicaciones”, afirma Nugraha.

Una investigación de la Universidad de Queensland, publicada en la revista científica Small Science, ha desarrollado en Australia un recubrimiento inteligente capaz de reparar de forma autónoma pequeñas grietas y arañazos antes de que la corrosión avance sobre el acero. La tecnología, liderada por el nanoarquitecto Asep Nugraha, utiliza partículas microscópicas incorporadas a una pintura de poliuretano con base acuosa. Su objetivo es prolongar durante décadas la protección de puentes, edificios, vehículos y otras estructuras metálicas expuestas al deterioro.

Los ojos pueden contener pistas sobre la velocidad a la que envejece el organismo más allá de la edad que marca el calendario. Un equipo de la Universidad Nacional de Seúl ha desarrollado un sistema basado en imágenes del fondo del ojo capaz de estimar la edad a partir de la retina. El trabajo, publicado en la revista científica GeroScience, plantea una vía rápida y no invasiva para estudiar el envejecimiento biológico a partir de una exploración habitual en oftalmología.

La edad cronológica indica cuántos años han transcurrido desde el nacimiento, pero no refleja necesariamente el deterioro acumulado por el cuerpo. Personas nacidas el mismo año pueden mostrar diferencias considerables en su estado fisiológico por la combinación de la genética, el entorno y los hábitos de vida. Precisamente por eso, los investigadores buscan biomarcadores capaces de medir esas diferencias y ayudar a detectar alteraciones antes de que aparezcan problemas de salud más evidentes.

El nuevo modelo parte de una técnica conocida como brecha de edad retiniana, o RAG por sus siglas en inglés. El sistema utiliza un gran conjunto de fotografías del fondo ocular para calcular qué edad parece tener la retina y comparar después esa estimación con la edad real de la persona. Los científicos ampliaron los métodos anteriores incorporando tanto ojos sanos como imágenes de pacientes con enfermedades de la retina o del nervio óptico, algo poco habitual en trabajos previos.

Para entrenar el algoritmo se emplearon 29.530 escáneres de retina pertenecientes a 7.535 participantes. Posteriormente, el sistema se puso a prueba con otras 14.832 imágenes procedentes de 7.416 personas diferentes. Al intentar determinar únicamente la edad cronológica, el modelo registró un error medio de entre 2,5 y 2,7 años, un resultado que, según los autores, mejora la capacidad de predicción de varios modelos anteriores basados en la edad retiniana.

La retina también refleja la salud

Las diferencias entre la edad calculada por el algoritmo y la edad real mostraron asociaciones con determinadas enfermedades y hábitos. Las personas con diabetes presentaban una brecha media de 2,52 años, mientras que entre los fumadores actuales era de 0,5 años y entre los antiguos fumadores, de 0,46. También aparecieron valores superiores en pacientes con degeneración macular, con 0,6 años, y con cataratas, donde la diferencia alcanzaba 1,86 años.

Los propios investigadores advierten de que estos resultados deben interpretarse con cautela. En el caso de las cataratas, por ejemplo, parte de la diferencia podría deberse a que la opacidad dificulta la obtención de imágenes nítidas y no necesariamente a un envejecimiento más rápido de la retina. El trabajo tampoco comparó directamente este método con otros sistemas utilizados para medir la edad biológica, por lo que todavía no permite establecer que la RAG sea un indicador definitivo del envejecimiento de una persona.

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Su aplicación más inmediata podría estar en el análisis de grandes grupos de población y, más adelante, en las consultas donde ya se realizan fotografías del fondo del ojo de manera rutinaria. Los autores consideran que una edad retiniana anormalmente elevada podría servir para identificar pacientes que necesiten una evaluación médica adicional. Antes de utilizarla como herramienta individual, será necesario seguir a los participantes durante años y comprobar cómo evoluciona esa medida frente a otros biomarcadores consolidados del envejecimiento.

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