Publicado en un estudio innovador en Comunicación de la naturalezaLos investigadores de la Universidad de Cornell han tomado medidas significativas para comprender las propiedades mecánicas de las paredes celulares vegetales. Esta investigación innovadora, que utiliza la planta modelo Arabidopsis thaliana, investiga cómo estas propiedades pueden facilitar el establecimiento de materiales sostenibles en un día.
A medida que avanza la tecnología, conceptos como la ropa que se adaptan a las necesidades individuales, los hábitats lunares que están respaldados por organismos vivos y edificios que se cultivan orgánicamente a partir de las plantas. El estudio representa un paso crucial en la dirección de la ingeniería de materiales biodegradables que las plantas pueden producir de forma autónoma.
La investigación une la brecha entre la biología de las plantas y la ingeniería mecánica, dirigida a las paredes celulares primarias, la capa externa que controla el crecimiento de las plantas. Estas paredes están involucradas en cómo las plantas se extienden, se rebotan y se alargan antes de curarse cuando se forman paredes secundarias. La visión de esta mecánica puede desbloquear el potencial para que las plantas creen materiales en formas y tamaños específicos, en particular empaques biodegradables que se cultivan directamente de las plantas mismas.
Si Chen, el principal autor y becario postdoctoral en el Instituto de Materiales Vivientes de Ingeniería (ELMI), enfatizó las implicaciones futuras de este estudio: «Al comprender la mecánica de la pared celular relacionada con el desarrollo de la planta, podemos crecer un día y las plantas más grandes con el deseo de cultivar materiales».
Elmi, incluidos los expertos de la biología, la ingeniería y la arquitectura, tiene la intención de facilitar el desarrollo de nuevos materiales funcionales que se derivan de organismos vivos como plantas, hongos y bacterias. El estudio enfatiza el papel de las paredes celulares primarias durante la fase de crecimiento, de modo que se distinguen de las paredes secundarias que ofrecen rigidez después de detener el crecimiento.
Los innovadores diseños experimentales de Chen cuantificaron la potencia necesaria para estirar las paredes celulares y convertirse en el más delgado resultante con alargado. Además, el estudio investigó cómo cambian las propiedades mecánicas durante las tasas de crecimiento variables en las plantas, utilizando una versión mutante de Arabidopsis llamada Siral 2, caracterizada por su crecimiento del devanado.
Roeder, autor principal y profesor en la parte de la biología vegetal, ilustró el enfoque de Chen, que involucra un modelo que visualiza la arquitectura de las paredes celulares. Este modelo utilizó cinco rayos, que representan fibras de celulosa, mostró cómo su conexión mutua influye en el comportamiento mecánico general de las paredes celulares vegetales. «Son las conexiones entre estos rayos las que son realmente críticas», señaló Reder, lo que sugiere que los esfuerzos técnicos futuros deberían centrarse en estos puntos de conexión para mejorar las propiedades del material.
Esta investigación interdisciplinaria no solo promueve la comprensión de la mecánica del crecimiento de la fábrica, sino que también forma el escenario de aplicaciones innovadoras que coinciden con los objetivos de sostenibilidad ecológica, y promete un futuro en el que la integración de la biología y la tecnología puede producir materiales funcionales que tienen sus raíces en la naturaleza.
