Este es un adjetivo que utilizamos en un tono más bien peyorativo cuando queremos calificar a alguien que cambia fácilmente de forma de ser, de opinión y de apariencia para adaptarse mejor a la gente que tiene a su alrededor. Si lo pensamos bien, sin embargo, el camaleón, con sus cambios bruscos de color según si está tranquilo o excitado, tiene unas propiedades que cuestan explicar y estimulan nuestra curiosidad. El camaleón —mejor dicho, su piel— presenta unas características que son muy interesantes desde el punto de vista de la biomedicina y la ingeniería, ya que no solo cambia de color sino de textura y resiliencia. De hecho, sin ir más lejos, nuestra piel también puede pasar de suave y flexible a, repentinamente y como mecanismo de resistencia ante una lesión, endurecerse en bastantes órdenes de magnitud, a niveles muy difíciles de alcanzar en materiales sintéticos. Además, la piel tiene una capacidad de regeneración increíble —la tasa media de renovación de la piel humana es de aproximadamente 28 días. Pues bien, esta semana se han publicado dos artículos que exploran propiedades diferentes de la piel del camaleón (y os recomiendo mucho que sigáis leyendo la explicación un poco más, ni que sea para llegar al vídeo del final, que os dejará boquiabiertos).

En primer lugar, nos podemos preguntar por qué la piel del camaleón puede cambiar de color tan rápidamente. La respuesta combina biología y física de materiales: muchos animales, como reptiles y mariposas, no tienen un único color, sino que las nanoestructuras de sus escamas hacen que, según cómo incide la luz, se refleje un color u otro, algo que genera toda una variedad de colores iridiscentes. Aquí hay que recordar que la luz blanca está compuesta por haces de luz de diferentes longitudes de onda; por eso, cuando la luz pasa por un prisma, se descompone en diferentes colores. De la misma forma, cuando la luz blanca incide sobre una superficie, solo se refleja alguna longitud, y así nuestro ojo puede capturar fotones solo de aquella longitud, por lo que vemos un color concreto. En determinadas superficies que presentan nanoestructuras ordenadas, se reflejarán diferentes longitudes de onda según cómo incida la luz, y así se explica la iridescencia que observamos en ciertos materiales. Ahora imaginemos que estas nanoestructuras pueden cambiar su disposición, ni que sea un poco, siguiendo un patrón —por ejemplo, cambiando la inclinación o acercándose unas a otras. Entonces las longitudes de onda reflejadas también cambiarán siguiendo este patrón y, por lo tanto, observaremos un cambio de coloración. Eso es lo que pasa en el camaleón. Cuando está relajado lo vemos verde, pero cuando se excita se tensa y la piel se vuelve más rígida, la colocación de las nanoestructuras de las escamas cambia e inmediatamente percibimos un cambio de color que nos deja sorprendidos.

Las aplicaciones en ingeniería biomédica son claras: imaginad cómo puede cambiar el mundo de las prótesis si conseguimos hacer recambios que sean cada vez más similares al material biológico

En un artículo publicado en la revista Science, los bioingenieros explican cómo han generado materiales sintéticos elásticos (o elastómeros) combinando diferentes moléculas con el fin de imitar la piel del camaleón. Este material cambia de color en relación a sus propiedades mecánicas en circunstancias comparables a las de la piel, sea una extrema suavidad en condiciones relajadas, sea resiliencia y endurecimiento bajo presión. Y, además, han conseguido que los materiales sean estables en el agua y en el aire. ¿Para qué? Si ya hay materiales similares a los biológicos, tanto para hacer prótesis y ortesis (dispositivos externos para ayudar a proteger o hacer funcionar mejor nuestro sistema neuromusculoesquelético) como para hacer máscaras y efectos especiales en el cine... Aun así, no tienen este comportamiento dual de la piel viva, de suavidad o endurecimiento según la presión aplicada. Por lo tanto, las aplicaciones en ingeniería biomédica son claras: imaginad cómo puede cambiar el mundo de las prótesis si conseguimos hacer recambios que sean cada vez más similares al material biológico. Y, puestos a pensar, de un material sintético con propiedades muy similares a las de la piel seguro que se nos pueden ocurrir muchas más aplicaciones.

El otro artículo, que he dejado para el final, explora el cambio de color en un hidrogel vivo. Para aquellos a los que os interese más la ingeniería, os recomiendo que leáis un artículo previo de los mismos autores (accesible en abierto) donde nos muestran cómo generan un hidrogel, un material orgánico nuevo, a partir de proteínas y enzimas, muy blando (como un blandiblub transparente) y capaz de auto-regenerarse tal y como lo hacemos los organismos vivos, algo importantísimo para cualquier aplicación de ingeniería biomédica. Además, a imitación del camaleón hacen que este material esté nanoestructurado de tal forma que refleje iridescencias de colores diferentes según cómo incida la luz. En este artículo, que se acaba de publicar en Science Robotics, explican que van más allá e infiltran cardiomiócitos —células del corazón (en este caso, de rata)— dentro del hidrogel. Las células del corazón laten sincronizadamente dentro del hidrogel, y el hidrogel late con ellas, y al latir, cambian las longitudes de onda de la luz que se refleja en cada posición del hidrogel. Los autores han hecho que este hidrogel coja la forma de una mariposa tridimensional y, cuando las células del corazón laten y le cambian los colores, parece talmente el movimiento de las alas de una mariposa volando.

Visualmente se puede ver si un medicamento puede ser efectivo o no solo mirando los cambios de color, tal y como lo hacen los camaleones

Pero eso no es todo. ¿Para qué nos puede servir este hidrogel vivo? En uno de mis primeros artículos os expliqué que se podían hacer órganos en un chip, es decir, miniórganos con células de diferente tipo crecidas sobre piezas de plástico, con entrada y salida de fluidos, de forma totalmente controlada. Pues bien, los investigadores han puesto este hidrogel vivo de cardiomiócitos en un chip, y solo mirando el cambio de colores del hidrogel pueden coger como laten estas células, si lo hacen sincronizadas y con qué ritmo. Así, las pueden estudiar de forma visual y digitalizar toda una serie de características del latido y evaluar el efecto de diferentes medicamentos para el tratamiento de enfermedades de corazón: si aceleran el ritmo o lo disminuyen, cuáles son las dosis más efectivas, cómo mejorar la sincronización... Todo eso, solo mirando los cambios de color del hidrogel. El vídeo, absolutamente espectacular. No os lo perdáis. ¡Eh!, que visualmente se puede ver si un medicamento puede ser efectivo o no solo mirando los cambios de color, tal y como lo hacen los camaleones. ¡Qué potencial!

Gemma Marfany
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