El equipo de Maksud Rahman, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Houston, ha logrado crear un material multifuncional a partir de celulosa bacteriana, posicionándolo como alternativa viable a los plásticos convencionales. El trabajo, difundido en la revista Nature Communications el 8 de julio de 2025, detalla el desarrollo y las mejoras alcanzadas mediante una estrategia de biosíntesis en un solo paso y escalable.
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La celulosa bacteriana, un biopolímero biodegradable, exhibe alta resistencia a la tracción (hasta 553 MPa), flexibilidad, capacidad de plegado, transparencia óptica y estabilidad mecánica a largo plazo. Las aplicaciones potenciales evaluadas incluyen botellas de agua desechables, materiales de embalaje y apósitos para heridas.
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El proceso de producción utiliza un dispositivo de cultivo rotacional personalizado. Este incubador cilíndrico, permeable al oxígeno y capaz de girar a 60 revoluciones por minuto, favorece la alineación significativa de los nanofibrilos de celulosa durante un periodo de 10 días de cultivo. La alineación lograda se refleja en un parámetro de orientación de Herman (HO) de 0.489, frente a 0.027 en cultivos estáticos.
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Esta alineación optimizada causó mejoras notables: la resistencia a la tracción promedio aumentó un 137% (de 165.7 ± 5.9 MPa a 393.3 ± 30.5 MPa), el módulo de Young incrementó un 96% (de 16.6 ± 1.5 GPa a 32.6 ± 2.3 GPa) y la tenacidad (trabajo de fallo) se elevó un 166% (de 178.5 ± 21.5 MJ/m³ a 475.2 ± 17.2 MJ/m³).
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Para potenciar aún más sus propiedades, los investigadores incorporaron nanosheets de nitruro de boro al medio de cultivo. De este modo, obtuvieron hojas híbridas con capacidades mecánicas y térmicas mejoradas. En los ensayos, la tasa de disipación de calor de las hojas que contenían nitruro de boro resultó ser tres veces más rápida comparada con la celulosa bacteriana pura.
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El dispositivo de cultivo permitió un flujo de fluido direccional constante, optimizando la alineación de los nanofibrilos y, en consecuencia, las propiedades finales del material. La investigación concluye que la celulosa bacteriana, gracias a su manufactura eficiente y características superiores, puede reemplazar materiales plásticos en diversas industrias y contribuir en esfuerzos de mitigación del impacto ambiental derivado del uso de materiales no degradables.