Polymer Day 2023 muestra la innovación interdisciplinaria

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"Reciclado" químico o conversión de plásticos en productos de mayor valor, a la izquierda. Materiales que reparan daños y se restauran a sí mismos a la derecha. Directamente: fibras que se pueden tejer en telas y usar como micrófonos o altavoces.

Tal fue la variada innovación que abarrotó el Morss Hall del MIT en el Día del polímero de 2023. Sesenta y cuatro equipos de escuelas de todo el noreste y más allá presentaron investigaciones antes de un concurso de carteles, la mayor cantidad desde que comenzó el evento en 2013.

"Casi nos estábamos quedando sin espacio en Morss Hall", dice Eric Lee, un estudiante graduado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT y el Programa de Polímeros y Materia Blanda (PPSM), que organizó el evento. Lee dirigió el comité organizador del Día del Polímero junto con sus compañeros estudiantes de posgrado Yehlin Cho, Emily Krucker-Velasquez y Camille Cunin. "Nunca habíamos tenido este problema antes, porque nunca había habido tantos participantes".

Los polímeros son una gran clase de materiales hechos de largas cadenas repetitivas de moléculas. Los polímeros se pueden encontrar en una variedad de aplicaciones, desde productos alimenticios hasta productos farmacéuticos: polietileno en envases, por ejemplo, y poliéster en ropa.

El evento del MIT incluyó talleres, seminarios para estudiantes y un panel de carrera de ex alumnos. También hubo puestos de la industria con los 10 patrocinadores, empresas que incluían a Cabot, Dow y Saint Gobain, también un número récord. El propósito del evento anual es brindar a los estudiantes oportunidades de establecer contactos y una vía para compartir su investigación con personas en su campo, dice Lee. También es para mostrar la enorme diversidad de la investigación de polímeros.

"Eso es lo que lo hace realmente especial", dice Lee. "Lo mejor de PPSM, y de la ciencia de polímeros en general, es que es tan interdisciplinario. PPSM reúne ingeniería química, química, ciencia de materiales, ingeniería mecánica e ingeniería biológica. Son cinco departamentos diferentes".

Modelos de moco

Esa diversidad estuvo representada en la investigación exhibida durante la sesión de carteles del día. Nadia Zaragoza habló sobre su trabajo en la formulación de un moco vaginal sintético a partir de polímeros de cepillos para botellas, que, en un microscopio, se parecen a los cepillos largos que se usan para limpiar la cristalería.

"Me encanta la mucosidad", dice Zaragoza, estudiante de posgrado en DMSE y PPSM. "Es un material muy divertido".

Su objetivo final es facilitar mejores estudios de infecciones como la vaginosis bacteriana, una inflamación vaginal causada por un crecimiento excesivo de bacterias. Es un diagnóstico común que no es ampliamente entendido.

"Realmente no entendemos cómo sucede", dice Zaragoza. "Sabemos que la mucosidad juega un papel. Entonces, si pudiéramos crear mejores modelos de mucosidad vaginal, ¿podríamos estudiar mejor esas enfermedades?"

Polímeros a proteínas

Otra presentadora interesada en polímeros y ciencias de la salud fue Kayla Koch, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Polímeros de la Universidad de Massachusetts Amherst. Koch está utilizando polímeros para imitar los dominios de transducción de proteínas, también conocidos como péptidos de penetración celular, que pueden transportar anticuerpos o proteínas a través de la membrana celular hacia una célula, al igual que la vacuna de ARNm contra Covid-19. La vacuna funciona mediante la entrega de ARNm en las células del cuerpo.

"La ventaja de usar polímeros es que puede ajustarlos fácilmente. Si desea modificar la estructura de un péptido, es un proceso muy laborioso y agotador", dice Koch. "Con la química de polímeros, simplemente pones todo junto y listo".

Ahora, Koch y su equipo están tratando de optimizar los polímeros para transportar proteínas de manera efectiva a través de la membrana celular con el objetivo de administrar agentes terapéuticos como medicamentos. El trabajo que presentó en Polymer Day mostró lo que sucedió cuando agregó diferentes tipos de alcohol a los polímeros.

"Vemos que sí afecta la entrega de proteínas. En algunos casos, mejora la entrega de proteínas", dijo.

Burbujas de larga duración

Saurabh Nath, un postdoctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT con el Grupo de Investigación de Varanasi, presentó su trabajo sobre burbujas, específicamente, sobre cómo hacer que duren. Trate de hacer burbujas en el agua, desafió, explotan en milisegundos. "La única forma en que puede estabilizarlos es agregando jabón o aditivos. Pero una vez que agrega jabón al agua, ya no es agua, es agua jabonosa", dice Nath. Entonces, su estudio hizo una pregunta simple: ¿Cómo haces que una burbuja de aire siga siendo una burbuja sin alterar su pureza? Intentaron responder a la pregunta poniendo aceite de silicona en un vaso de precipitados y el vaso de precipitados en una placa caliente. Al pinchar el aceite se crearon burbujas que duraron unos 10 milisegundos. Sin embargo, caliente el aceite a 68 grados Celsius (154 grados Fahrenheit) y las burbujas se mantendrán durante casi una hora. La razón: el calor empuja un flujo de líquido hacia la parte superior de la burbuja; el líquido más frío fluye hacia abajo. "La burbuja vive porque la gravedad es contrarrestada por el flujo ascendente", dice Nath. Una aplicación a la que podría conducir este conocimiento es la espuma. Las espumas, que se pueden usar en aislamiento, embalaje y seguridad, entre otras aplicaciones, se basan en aditivos o polímeros para darles su estructura. Nath describió un nuevo tipo de espuma que consiste en una serie de burbujas de larga duración, estabilizadas sin aditivos de ningún tipo. Dicho material también podría resolver el problema de la "desespumación" o la eliminación de la espuma cuando ya no se necesita. "Este es un paso bastante radical en la fabricación y descomposición de la espuma", dice Nath. "Si apagas la temperatura, las burbujas desaparecen".

El ganador del primer lugar del concurso de carteles fue Joon Ho Park, un postdoctorado en el Departamento de Ingeniería Química del MIT, por su presentación "Desarrollo de dendrímero penetrante de cartílago para el tratamiento de la osteoartritis". Los temas que ganaron el segundo y tercer lugar incluyeron el diseño de materiales inspirados en la naturaleza, las predicciones de las propiedades de los materiales basadas en datos y el uso del ADN como componente básico de los biomateriales.

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