Aquest és un adjectiu que fem servir en un to més aviat pejoratiu quan volem qualificar algú que canvia fàcilment de manera de ser, de parer i d’aparença per adaptar-se millor a la gent que té al voltant. Si ho pensem, però, el camaleó, amb els seus canvis bruscs de color segons si està tranquil o excitat, té unes propietats que costen d’explicar i estimulen la nostra curiositat. El camaleó —més ben dit, la seva pell— presenta unes característiques que són molt interessants des del punt de vista de la biomedicina i l’enginyeria, ja que no només canvia de color sinó de textura i resiliència. De fet, sense anar més lluny, la nostra pell també pot passar de suau i flexible a, sobtadament i com a mecanisme de resistència davant una lesió, endurir-se en força ordres de magnitud, a nivells molt difícils d’assolir en materials sintètics. A més, la pell té una capacitat de regeneració increïble —la taxa mitjana de renovació de la pell humana és d’aproximadament 28 dies—. Doncs bé, aquesta setmana s’han publicat dos articles que exploren propietats diferents de la pell del camaleó (i us recomano molt que continueu llegint l’explicació una mica més, encara que sigui per arribar al vídeo del final, que us deixarà bocabadats).

En primer lloc, ens podem preguntar per què la pell del camaleó pot canviar de color tan ràpidament. La resposta combina biologia i física de materials: molts animals, com ara rèptils i papallones, no tenen un únic color, sinó que les nanoestructures de les seves escates fan que, segons com incideix la llum, es reflecteixi un color o un altre, cosa que genera tota una varietat de colors iridescents. Aquí cal recordar que la llum blanca la componen feixos de llum de diferents longituds d’ona; per això, quan la llum passa per un prisma, es descompon en diferents colors. De la mateixa manera, quan la llum blanca incideix sobre una superfície, només es reflecteix alguna longitud, i així el nostre ull pot capturar fotons només d’aquella longitud, per la qual cosa veiem un color concret. En determinades superfícies que presenten nanoestructures ordenades, es reflectiran diferents longituds d’ona segons com incideixi la llum, i així s’explica la iridescència que observem en certs materials. Ara imaginem que aquestes nanoestructures poden canviar la seva disposició, encara que sigui una mica, seguint un patró —per exemple, canviant la inclinació o acostant-se unes a les altres—. Llavors les longituds d’ona reflectides també canviaran seguint aquest patró i, per tant, observarem un canvi de coloració. Això és el que passa en el camaleó. Quan està relaxat el veiem verd, però quan s’excita es tensa i la pell es torna més rígida, la col·locació de les nanoestructures de les escates canvia i, immediatament, en percebem un canvi de color que ens deixa sorpresos.

Les aplicacions en enginyeria biomèdica són clares: imagineu com pot canviar el món de les pròtesis si aconseguim fer recanvis que siguin cada cop més similars al material biològic

En un article publicat a la revista Science, els bioenginyers expliquen com han generat materials sintètics elàstics (o elastòmers) combinant diferents molècules per tal d’imitar la pell del camaleó. Aquest material canvia de color en relació amb les seves propietats mecàniques en circumstàncies comparables a les de la pell, sigui una extrema suavitat en condicions relaxades, sigui resiliència i enduriment sota pressió. I, a més, han aconseguit que els materials siguin estables a l’aigua i a l’aire. Per a què? Si ja n’hi ha, de materials similars als biològics, tant per fer pròtesis i ortesis (dispositius externs per ajudar a protegir o fer funcionar millor el nostre sistema neuromusculoesquelètic) com per fer màscares i efectes especials al cinema… Tot i així, no tenen aquest comportament dual de la pell viva, de suavitat o enduriment segons la pressió aplicada. Per tant, les aplicacions en enginyeria biomèdica són clares: imagineu com pot canviar el món de les pròtesis si aconseguim fer recanvis que siguin cada cop més similars al material biològic. I, posats a pensar, d’un material sintètic amb propietats molt similars a les de la pell segur que se’ns en poden acudir moltes més aplicacions.

L’altre article, que he deixat per al final, explora el canvi de color en un hidrogel viu. Per als que us interessi més l’enginyeria, us recomano que mireu un article previ dels mateixos autors (accessible en obert) on ens mostren com generen un hidrogel, un material orgànic nou, a partir de proteïnes i enzims, molt tou (com un blandiblub transparent) i capaç d’autoregenerar-se tal com ho fem els organismes vius, quelcom importantíssim per a qualsevol aplicació d’enginyeria biomèdica. A més, a imitació del camaleó fan que aquest material estigui nanoestructurat de tal manera que reflecteixi iridescències de colors diferents segons com incideixi la llum. En aquest article, que s’acaba de publicar a Science Robotics, expliquen com van més enllà i infiltren cardiomiòcits —cèl·lules del cor (en aquest cas, de rata)— dins l’hidrogel. Les cèl·lules del cor bateguen sincronitzadament dins l’hidrogel, i l’hidrogel batega amb elles, i en bategar, les longituds d’ona de la llum que es reflecteix a cada posició de l’hidrogel canvien. Els autors han fet que aquest hidrogel agafi la forma d’una papallona tridimensional i, quan les cèl·lules del cor bateguen i li canvien els colors, sembla talment el moviment de les ales d’una papallona volant.

Visualment es pot veure si un medicament pot ser efectiu o no només mirant els canvis de color, tal com ho fan els camaleons

Però això no és tot. Per a què ens pot servir, aquest hidrogel viu? En un dels meus primers articles us vaig explicar que es podien fer òrgans en un xip, és a dir, miniòrgans amb cèl·lules de diferent mena crescudes sobre peces de plàstic, amb entrada i sortida de fluids, de manera totalment controlada. Doncs bé, els investigadors han posat aquest hidrogel viu de cardiomiòcits en un xip, i només mirant el canvi de colors de l’hidrogel poden copsar com bateguen aquestes cèl·lules, si ho fan sincronitzades i amb quin ritme. Així, les poden estudiar de forma visual i digitalitzar tota una sèrie de característiques del batec i avaluar l’efecte de diferents medicaments per al tractament de malalties de cor: si n’acceleren el ritme o el disminueixen, quines són les dosis més efectives, com millorar la sincronització… Tot això, només mirant els canvis de color de l’hidrogel. Absolutament espectacular, el vídeo. No us el perdeu. Ei, que visualment es pot veure si un medicament pot ser efectiu o no només mirant els canvis de color, tal com ho fan els camaleons. Quin potencial!