Los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han desarrollado una técnica sintonizable para generar material vegetal similar a la madera en un laboratorio. Esto podría permitir la producción de productos de madera con poco desperdicio y respetuosos con el medio ambiente.
Mediante el ajuste de ciertos productos químicos utilizados durante el proceso de crecimiento, los investigadores han demostrado que pueden controlar con precisión las propiedades físicas y mecánicas del material vegetal resultante, como su rigidez y densidad. Además, muestran que, utilizando técnicas de bioimpresión 3D, pueden cultivar material vegetal en formas y tamaños que no se encuentran en la naturaleza y que no se pueden producir fácilmente con métodos agrícolas tradicionales.
Esta investigación demuestra que los materiales vegetales cultivados en laboratorio se pueden ajustar para que tengan características específicas, lo que algún día podría permitir a los investigadores cultivar productos de madera con las características exactas necesarias para una aplicación en particular, como alta resistencia para soportar las paredes de una casa o ciertas propiedades térmicas para calentar una habitación de manera más eficiente.
Ajustar las propiedades de las células vegetales
Para comenzar el proceso de cultivo de material vegetal en el laboratorio, los investigadores primero aíslan células de las hojas de plantas jóvenes de la especie Zinnia elegans. Estas células se cultivan en un medio líquido durante dos días y luego se transfieren a un medio basado en gel, que contiene nutrientes y dos hormonas diferentes.
Al ajustar los niveles hormonales en esta etapa del proceso, permite a los investigadores ajustar las propiedades físicas y mecánicas de las células vegetales. A continuación, utilizan una impresora 3D para extruir la solución de gel de cultivo celular en una estructura específica en una placa de Petri y la dejan incubar en la oscuridad durante tres meses. Después de la incubación, el material basado en células resultante se deshidrata y se evalúan las propiedades.
Características similares a la madera
Los investigadores descubrieron que los niveles más bajos de hormonas producían materiales vegetales con células más redondeadas y abiertas que tenían una densidad más baja, mientras que los niveles más altos de hormonas conducían al crecimiento de materiales vegetales con estructuras celulares más pequeñas y densas. Los niveles hormonales más altos también produjeron material vegetal más rígido; los investigadores pudieron cultivar material vegetal con un módulo de almacenamiento (rigidez) similar al de algunas maderas naturales.
Otro objetivo de este trabajo es estudiar lo que se conoce como lignificación en estos materiales vegetales cultivados en laboratorio. La lignina es un polímero que se deposita en las paredes celulares de las plantas, lo que las vuelve rígidas y leñosas. Los investigadores descubrieron que los niveles más altos de hormonas en el medio de crecimiento causan más lignificación, lo que daría lugar a material vegetal con más propiedades similares a la madera.
Por otro lado, demostraron que, utilizando un proceso de bioimpresión 3D, el material vegetal se puede cultivar en una forma y tamaño personalizados. En lugar de usar un molde, el proceso implica el uso de un archivo de diseño asistido por computadora personalizable que se alimenta a una bioimpresora 3D, que deposita el cultivo de gel celular en una forma específica. Por ejemplo, pudieron cultivar material vegetal en forma de un pequeño árbol de hoja perenne.