Un grupo de investigadores ha logrado un avance significativo en la fabricación de redes microfluídicas 3D, utilizando la estructura natural de las raíces de plantas y los hifas de hongos. El innovador método combina biología y tecnología, lo que podría tener aplicaciones en ingeniería, estudio de funciones biológicas y más.
‍

El proceso comienza con el desarrollo de un medio de crecimiento a base de nanopartículas de sílice menores a 1 μm de diámetro y un agente aglutinante basado en hidroxi-propil metilcelulosa (HPMC). Semillas de rábano, trébol blanco y centeno son sembradas en este medio. Una vez que las raíces crecen, el medio se somete a un tratamiento térmico a temperaturas superiores a los 1,000 ºC, descomponiendo la materia vegetal y fusionando las partículas de sílice. El resultado es un bloque de vidrio transparente con canales microfluídicos en forma de raíces.
‍

Las características de estos canales son especialmente notables: los canales de las raíces principales tienen un ancho de aproximadamente 150 μm, mientras que los pelos radiculares cuentan con un diámetro de alrededor de 8 μm. En el caso de los hifas de hongos, los canales logrados son de 1-2 μm de diámetro. De esta manera, se replican estructuras biológicas complejas, como la arquitectura jerárquica de las raíces de plantas y las redes formadas por los hifas de los hongos.
‍

Las aplicaciones potenciales de estas redes microfluídicas son vastas. En ingeniería, pueden ser utilizadas en el desarrollo de pieles o órganos cultivados en laboratorio, materiales autorreparables y dispositivos robóticos suaves. En biología, facilitan el estudio de la función de las raíces de plantas, lo que podría revolucionar los métodos de cultivo.
‍

Un artículo titulado "Reproducción de redes biológicas de raíces e hifas en 3D en chips de vidrio transparente" por Tetsuro Koga, Shota Nakashima y Fujio Tsumori, publicado en la revista Scientific Reports, presenta detalladamente esta investigación. Los resultados muestran que el diámetro medio de los microcanales de vidrio es el 81.1% del diámetro original de los pelos radiculares, indicando una contracción uniforme durante el proceso de sinterización. Adicionalmente, se realizaron pruebas de flujo de fluidos a través de los canales, validando su funcionalidad para el transporte de líquidos.
‍

Además del cultivo de plantas, se experimentó con el crecimiento de hongos en el medio de sílice y HPMC. Las estructuras de los hifas formaron canales en el vidrio con un diámetro de hasta 1 μm. Esta capacidad para replicar un sistema simbiótico entre plantas y hongos demuestra la posibilidad de crear estructuras de múltiples escalas en el vidrio.
‍

Las conclusiones de los investigadores destacan que este enfoque biomimético ofrece un método más sencillo y eficiente para la creación de redes microfluídicas complejas. La investigación combina conceptos biológicos y tecnológicos, proporcionando soluciones innovadoras para problemas de ingeniería.
‍

Este avance abre múltiples perspectivas para aplicaciones científicas y de ingeniería, consolidando un método que integra la biología natural con la tecnología avanzada.