Para todos aquellos que creen que la impresión 3D es solamente un “hype”, una burbuja cuyas posibilidades reales se exageran,  solo tenemos una respuesta: siéntense a un lado y piensen en sus palabras, porque la cuarta dimensión, el tiempo, ha sido añadida a esta tecnología. Así, ya podemos hablar de impresión 4D.

Realmente, no se trata de una novedad, ya que la impresión 4D, entendida como tal la tecnología que permite imprimir objetos “programados” para alterar su forma en el tiempo, vio la luz hace tres años, cuando un investigador del departamento de arquitectura del MIT llamado Skylar Tibbits introdujo el término en el seno de una conferencia TED. El proceso utiliza la impresión 3D, es decir, la deposición de materiales capa a capa para construir una estructura personalizada tridimensional, solo que utilizando materiales que permiten a la estructura seguir cambiando tras ser impresa; en el caso de Tibbits, se utilizaron  dos materiales, uno rígido, y otro más flexible con capacidad de expandirse al sumergirse en agua, de forma que, a través de un software, se determina la relación entre los dos materiales y la orientación de los mismos que permitirán que estos se plieguen del modo deseado tras la inmersión. Las posibilidades, según Tibbits, no se limitarían al contacto con agua, sino que junto a  Stratasys, propietario del material flexible con el que trabajaba, estaba investigando en una línea completa de materiales similares que podrían ser activados por diferentes variables ambientales, como el  calor, el sonido, la luz o la presión, o incluso que permitieran procesos reversibles.

3dnanostructures

El avance en esta tecnología del que hablamos en esta ocasión implica además un cambio de escala, hasta la microscópica. La investigadora Jennifer Lewis, científica de materiales en Harvard, ya demostró junto con su equipo que era capaz de imprimir electrodos microscópicos y otros componentes para baterías de litio, o tejido biológico entretejido con una compleja malla de vasos sanguíneos, utilizando diferentes tipos de células y materiales para formar una matriz de soporte.

El objetivo es imitar a la naturaleza, concretamente el modo en que la composición de tejidos y  microestructuras de flores y plantas tiene morfologías dinámicas, que cambian en función a determinadas variables ambientales, por ejemplo las hojas o las piñas de los pinos, al variar las condiciones de temperatura y humedad, debido a que algunas de sus células cambian de tamaño de forma precisa y localizada, declaró una de las coautoras del estudio, A.S. Gladman, a la página Popular Science.

Lewis, que lleva más de una década desarrollando técnicas de impresión 3D usando cerámica, nanopartículas metálicas, polímeros y otros materiales, ha desarrollado junto con sus compañeros un proceso considerablemente simple, basado en un composite fabricado a partir de una sustancia gelatinosa (hidrogel de acrilamida)  combinado con minúsculas fibras de celulosa, derivadas de la madera, y que asemejan las estructuras que permiten los cambios morfológicos en las plantas. Al ser extruidas,  las fibras de celulosa se alinean dentro del gel, lo cual implica que el objeto sol puede expandirse a lo largo, y no a lo ancho. La rigidez de estas fibras y el grado en el cual aumentan al ser sumergidas dependen de cómo están alineadas, y es con esta alineación con lo que juegan los investigadores para “codificar” la habilidad de cambiar a una forma compleja y determinada, utilizando modelos matemáticos para imprimir formas curvas mediante diseños en zigzag. . Como Tibbits, la doctora Lewis investiga también en la respuesta a otros estímulos, como la luz, o en cómo cambiar las fibras de celulosa por  otros materiales, por ejemplo conductores, para construir dispositivos electrónicos.

Aunque no se puede considerar, de una forma directa, que este avance nos haya acercado a la capacidad de fabricar órganos de repuesto, la investigación en esta dirección puede ser útil para la creación de tejidos. El propio equipo de la doctora Lewis está investigando en el desarrollo de andamios tridimensionales para cultivar células y tejidos, con el fin de ayudar en la reparación de estos últimos. Según afirma la investigadora, el grupo está ya explorando estas posibilidades en el laboratorio, cultivando células en estructuras planas que puedan sufrir cambios más adelante, por ejemplo, al colocarlas sobre una herida.