Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts(MIT) ha diseñado un traje de entrenamiento transpirable con solapas de ventilación que se abren y cierran en respuesta al calor y el sudor. Estas aletas, con tamaños desde miniaturas hasta del tamaño de los dedos, están revestidas con células microbianas vivas que se contraen y se expanden en respuesta a los cambios de humedad.

Las células actúan como diminutos sensores que hacen que las solapas se abran cuando un atleta suda y se cierren cuando el cuerpo se enfría. Los investigadores también han creado una zapatilla para correr con una capa interna de aletas similares con células que permiten orear la zapatilla y eliminar la humedad. Los detalles de ambos diseños se revelan en un artículo que se publica en Science Advances.

En la naturaleza, los biólogos observaron que los seres vivos y sus componentes, desde las escamas de cono de pino hasta células microbianas e, incluso, proteínas específicas, pueden cambiar sus estructuras o volúmenes cuando hay una modificación en la humedad. El equipo del MIT planteó la hipótesis de que los modificadores de forma naturales, como levaduras, bacterias y otras células microbianas, podrían emplearse como bloques de construcción para construir tejidos que respondan a la humedad.

Las células sensibles a la humedad no requieren elementos adicionales para detectar y responder a la humedad

Los científicos aseguran que las células sensibles a la humedad no requieren elementos adicionales para detectar y responder a la humedad, además de que las células microbianas que han utilizado son seguras a la hora de tocarlas e, incluso, consumirlas. Con las nuevas herramientas de ingeniería genética disponibles hoy, las células pueden prepararse rápidamente y en grandes cantidades para expresar múltiples funcionalidades además de la respuesta a la humedad.

Para demostrar este último punto, los investigadores diseñaron las células sensibles a la humedad no sólo para abrir las solapas, sino también para activarse en respuesta a condiciones húmedas. «Podemos combinar nuestras células con herramientas genéticas para introducir otras funcionalidades en estas células vivas», explica en un comunicado el autor principal del documento, Wen Wang, ex investigador científico en Media Lab y el Departamento de Ingeniería Química del MIT.

«Utilizamos la fluorescencia como un ejemplo y esto puede hacer que las personas sepan que estás corriendo en la oscuridad. En el futuro, podemos combinar las funciones de liberación de olores a través de la ingeniería genética. Puede que tal vez después de ir al gimnasio, la camiseta pueda desprender un buen olor», agrega.

Camisetas con biojejido

Una cepa patogénica de E. coli

«Estas células son tan fuertes que pueden inducir la curvatura del sustrato en el que están revestidas», dice Wang. Los investigadores primero trabajaron con la cepa no patogénica más común de E. coli, que se vio que se hinchaba y encogía en respuesta a la humedad cambiante. Además, diseñaron las células para expresar una proteína fluorescente verde, permitiendo que la célula brille cuando detecta condiciones húmedas y, posteriormente, usaron un método de impresión celular que habían desarrollado previamente para imprimir E. coli sobre láminas de látex áspero y natural.

El equipo imprimió líneas paralelas de células de E. coli sobre láminas de látex, creando estructuras de dos capas, y expuso la tela a condiciones cambiantes de humedad. Cuando la tela se colocó sobre una placa caliente para secar, las células empezaron a encogerse, haciendo que la capa de látex superpuesta se curvara. Cuando el tejido se expuso entonces al vapor, las células comenzaron a activarse y expandirse, haciendo que el látex se aplanara. Después de someterse a cien ciclos secos/húmedos, Wang dice que el tejido no experimentó «degradación dramática» ni en su capa celular ni en su rendimiento general.

Los investigadores colocaron el biotejido en una ropa para llevar, diseñando un traje para correr con las láminas de látex alineadas con las células modeladas a través de la parte posterior del traje. Además, adaptaron el tamaño de cada solapa, así como el grado en que se abren teniendo en cuenta mapas previamente publicados de las partes en las que el cuerpo produce calor y sudor.

«La gente puede pensar que el calor y el sudor son iguales, pero, de hecho, algunas áreas como la columna vertebral inferior producen mucho sudor, pero no mucho calor –detalla Yao–. Rediseñamos la prenda usando una fusión de mapas de calor y sudor para, por ejemplo, hacer las aletas más grandes donde el cuerpo genera más calor».

Los marcos de soporte debajo de cada solapa mantienen la capa de células interna de la tela directamente en contacto con la piel, mientras que, al mismo tiempo, las células son capaces de detectar y reaccionar a los cambios de humedad en el aire justo sobre la piel. En los ensayos para probar el traje de correr, los participantes del estudio se pusieron la ropa y se ejercitaron en cintas de correr y bicicletas mientras los investigadores controlaban su temperatura y humedad usando pequeños sensores colocados en sus espaldas.

Después de cinco minutos de ejercicio, las aletas del traje comenzaron a abrirse.

Después de cinco minutos de ejercicio, las aletas del traje comenzaron a abrirse, justo en el momento en que los participantes dijeron sentirse con calor y sudorosos. Según las lecturas de los sensores, las solapas eliminaron eficazmente el sudor del cuerpo y bajaron la temperatura de la piel, más que cuando los participantes usaban un traje de correr similar con solapas no funcionales. Cuando Wang se probó el traje, descubrió que las aletas creaban una sensación agradable y después de pedalear duro durante unos minutos, recuerda que se sentía «como si tuviera aire acondicionado sobre la espalda».

El equipo también integró la tela sensible a la humedad en un prototipo de zapatillas para correr. Donde la parte inferior del pie toca la suela del zapato, los investigadores cosieron múltiples solapas, curvadas hacia abajo, con la capa revestida de células mirando hacia el pie del corredor. Nuevamente diseñaron el tamaño y la posición de las aletas teniendo en cuenta los mapas de calor y sudor del pie.

«Al principio, pensamos en colocar las solapas en la parte superior del zapato, pero vimos que la gente no suele sudar por encima de sus pies –relata Wang–. Sin embargo, sudan mucho por la parte de abajo de los pies, lo que puede llevar a enfermedades como verrugas. Por lo que pensamos que, si era posible mantener los pies secos, se podrían evitar esas enfermedades».

Como con el traje de entrenamiento, las aletas del zapato se abrieron durante la carrera y se activaron cuando los investigadores aumentaron la humedad circundante; en condiciones secas, las aletas se cerraron. Ahora, el equipo está buscando colaborar con las compañías de ropa deportiva para comercializar sus diseños y también está explorando otros usos, incluyendo cortinas, lámparas y sábanas que responden a la humedad.