Doscientas veces más finos que un cabello humano: este es el grosor de los espaguetis de nanopasta más delgados del mundo, creados en la University College London con avanzada tecnología. Este hito científico abre la puerta a la consecución de nanofibras para aplicaciones biomédicas, entre otras.
Los pormenores de este experimento que tiene también a la Física y la Química como protagonistas, se puede ver en el estudio que aparece en Nanoscale Advcances. Este equipo utilizó un microscopio electrónico de barrido para escanear la estera con un haz de electrones enfocado y crear una imagen basada en el patrón de electrones que se desvían o se desprenden. Cada hebra individual es demasiado estrecha para captarse claramente por cualquier tipo de cámara de luz visible o microscopio.
Los autores del estudio matizan que los espaguetis no pretenden ser un alimento nuevo, sino que se crearon debido a los amplios usos que unas hebras extremadamente finas de un material, las nanofibras, tienen en la medicina y la industria.
Las nanofibras hechas de almidón (que producen la mayoría de las plantas verdes para almacenar el exceso de glucosa) son especialmente prometedoras y podrían usarse en vendajes para ayudar a la cicatrización de heridas (ya que las esteras de nanofibras son muy porosas, lo que permite la entrada de agua y humedad, pero impide la entrada de bacterias), como andamiaje para la regeneración ósea y para la administración de fármacos.
Sin embargo, dependen de que el almidón se extraiga de las células vegetales y se purifique, un proceso que requiere mucha energía y agua.
Un método más respetuoso con el medio ambiente, explican estos investigadores, es crear nanofibras directamente a partir de un ingrediente rico en almidón como la harina, que es la base de la pasta.
Técnica del electrohilado
En este trabajo describen cómo se hacen espaguetis de tan solo 372 nanómetros (milmillonésimas de metro) de diámetro, utilizando la técnica del electrohilado, en la que se tira de hilos de harina y líquido a través de la punta de una aguja mediante una carga eléctrica.
El experimento lo llevó a cabo Beatrice Britton y, como subraya el doctor Adam Clancy, miembro del equipo, “para hacer espaguetis, se hace pasar una mezcla de agua y harina a través de agujeros de metal. En nuestro estudio, hicimos lo mismo, excepto que pasamos la mezcla de harina a través de ellos con una carga eléctrica. Son literalmente espaguetis, pero mucho más pequeños”.
En este trabajo se describe la segunda pasta más fina conocida, llamada su filindeu (hilos de Dios), hecha a mano por un fabricante de pasta de la ciudad de Nuoro, en Cerdeña. Se estima que esta pasta lunga (pasta larga) tiene una anchura de unas 400 micras, mil veces más gruesa que la nueva creación electrohilada de nanopasta que, con 372 nanómetros, es más estrecha que algunas longitudes de onda de la luz.
La novedosa nanopasta formó una estera de nanofibras de unos dos centímetros de diámetro, por lo que es visible, pero cada hebra individual es demasiado estrecha para ser captada claramente por cualquier tipo de cámara de luz visible o microscopio, por lo que sus anchos se midieron con un microscopio electrónico de barrido.
El profesor Gareth Williams, coautor del estudio, matiza que “las nanofibras, como las hechas de almidón, tienen potencial para usarse en apósitos para heridas, ya que son muy porosas. Además, se estudia la nanopasta para usarla como andamiaje para regenerar tejido, ya que imitan la matriz extracelular, una red de proteínas y otras moléculas que las células construyen para sostenerse a sí mismas”.
Nanopasta biomédica
Para el doctor Clancy, el almidón “es un material prometedor ya que es abundante y renovable (segunda fuente más grande de biomasa en la Tierra, detrás de la celulosa) y es biodegradable, por lo que puede descomponerse en el organismo. Pero purificar el almidón requiere mucho procesamiento. Hemos demostrado que es posible crear nanofibras de una manera más sencilla a partir de harina. El siguiente paso sería investigar las propiedades de este producto. Queremos saber, por ejemplo, con qué rapidez se desintegra, cómo interactúa con las células y si se puede producir a gran escala”.
Como uno de los polímeros naturales más abundantes, el almidón ha despertado interés en muchas aplicaciones, desde los biocombustibles hasta los cosméticos y la fabricación de papel.
El ensamblaje del almidón en materiales a granel es prometedor, en particular como membranas de nanofibras que pueden usarse para nanofiltración, electrodos de supercondensadores carbonizados o aplicaciones biomédicas.
Así, la gran área superficial intrínseca y la flexibilidad de las nanofibras se combinan con la naturaleza biodegradable/biocompatible del almidón, la flexibilidad de modificación química y las propiedades mecánicas razonables para proporcionar una plataforma para la administración de fármacos, andamiajes para la regeneración ósea y la cicatrización de heridas.
Las fibras de almidón se pueden crear a través de una serie de rutas clásicas de procesamiento de ensamblaje de fibras, que incluyen extrusión e hilado húmedo para dar fibras a microescala. Sin embargo, tienen un área de superficie específica y una resistencia a la tracción por fibra menores que las de almidón (con un diámetro menor de 1 μm), que se ensamblan casi universalmente a través de electrohilado: aplicando una carga eléctrica a una solución de almidón que se expulsa hacia un sustrato conectado a tierra mientras se seca durante el vuelo, formando una estera de fibras de almidón depositadas.
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