Investigadores se sirven de las células de energía para crear “pieles” de edificaciones que se adapten al calor/luz del ambiente

Ingenieros, diseñadores, arquitectos y biologos toman como base la piel humana para diseñar paredes y estructuras protectoras
Ingenieros, diseñadores, arquitectos y biologos toman como base la piel humana para diseñar paredes y estructuras protectoras

Filadelfia- Ingenieros, arquitectos de diseño y biólogos celulares de la Universidad de Pensilvania usarán una beca de la Fundación Nacional de Ciencia (FNC) para utilizar la flexibilidad y sensibilidad de las células humanas como los modelos para las “pieles” de las edificaciones de la próxima generación que se adaptarán a cambios en el ambiente e incrementarán la eficiencia energética de la edificación.

Basado en las respuestas dinámicas que generan las células humanas, los investigadores esperan rediseñar, luego re-ingeniar interfaces entre sistemas vivos y sistemas de ingeniería con el objetivo final de implementar algunas de las características y funciones claves reveladas por las células para la sensibilidad y el control en la escala de la construcción.

Administrado por la Oficina de Fronteras Emergentes en Investigación e Innovación de la FNC, la beca de cuatro años, de 2 millones de dólares se concedió a Penn por su propuesta “Minimización de Energía a través de Arquitecturas Multi-Escalar: De la Contractilidad de la Célula a Materiales Sensibles a Pieles de Edificación Adaptivas”.

El objetivo del proyecto de Penn es explorar la posibilidad de trasladar la capacidad de las células humanas para responder a su entorno circundante y alterarlo a nuevos materiales de construcción. Las células alteran sus matrices extracelulares, y por lo tanto su medio ambiente circundante, con un mínimo de energía a través de una combinación de fuerzas físicas y transacciones químicas. La esperanza es que la intuición sobre cómo las células logran esto dará lugar a diseños biomiméticos y a los ingenieros les permitirá convertir estos resultados en materiales pasivos, sensores y captadores de imágenes que se integrarán en pieles de edificaciones sensibles en la escala arquitectónica.

La novedad del estudio reside en la colaboración de los investigadores y los laboratorios:

– El laboratorio de Peter Lloyd Jones en el Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio en la Escuela de Medicina de Penn analizará nano y micro mecánica celular.

– Jenny Sabin y Andrew Lucia en la escuela de Diseño de Penn usarán algoritmos arquitectónicos y computacionales para medir y visualizar en tiempo real cómo las células interactúan con y modifican la geometría del sustrato, lo que guía el diseño y la fabricación de sustratos blandos con patrones geométricos 1-D a 3-D genéricos en el Laboratorio Shu Yang en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn.

– Con base en la comprensión resultante de la respuesta de los materiales- medio ambiente a las nano y microescalas, los laboratorios Nader Engheta y Jan Van der Spiegel en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Sistemas de Penn diseñarán sensores bioinspirados y herramientas de diagnóstico de alto rendimiento, así como sus sistemas de control de retroalimentación para seguimiento autónomo de imágenes utilizando nanotecnología para minimizar el consumo de energía.

“¿A través del análisis de varias funciones del cuerpo? Cómo las células del músculo liso vascular de la arteria pulmonar humana se contraen o relajan, por ejemplo –trataremos de transferir este diseño ecológico de fina escala a un diseño de macro escala de pieles de edificaciones adaptativas,” dice Yang. “Nuestra esperanza es que estas edificaciones puedan un día responder a los factores ambientales como el calor, la humedad y la luz y responder a ellos más eficientemente.”

La propuesta representa un modelo único, vanguardista para un diseño sustentable a través de la fusión del estudio del diseño arquitectónico con investigación científica basada en laboratorio. A su vez, esto beneficiará un rango diverso de ciencias y tecnologías.

La investigación es considerada particularmente importante en tanto que representa una fusión de disciplinas trabajando hacia una meta común para el interés público. La esperanza es que investigación de esta naturaleza permitirá a los científicos y diseñadores comprometer al público en la emoción de nuevas tecnologías y la investigación básica que las confirma, así como ofrecer una herramienta eficaz para reclutar y entrenar estudiantes.

Articulo original en ingles

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