El grupo de investigación coordinado por Barbara Mazzolai en el IIT ha creado por primera vez un prototipo de velcro, biodegradable y soluble, inspirado en la estructura de micro-gancho de una planta, que se emplearán en dispositivos sostenibles de vigilancia para la agricultura de precisión.
Imitando a la Naturaleza
El trabajo publicado en la revista internacional Communications Materials muestra cómo se pueden aplicar micro-ganchos artificiales, en una serie de dispositivos que, adheridos a las hojas de las plantas, actúan como una especie de parches temporales, liberando sustancias beneficiosas dentro de su sistema vascular o como clips inteligentes, que comunican vía inalámbrica el estado de salud de las plantas, dentro de los cultivos.
La investigación contó con el apoyo y la financiación de la National Geographic Society y es parte del proyecto europeo GrowBot, que está dedicado a la creación de nuevos robots sostenibles inspirados en plantas trepadoras y del que Bárbara Mazzolai es coordinadora.
La trepadora Galium aparine es una planta parásita, comúnmente conocida como ‘amor del hortelano’, lapa o azotalenguas y ha evolucionado de manera tal, que desarrolló un peculiar mecanismo de anclaje para trepar sobre otras plantas, mediante los micro-ganchos presentes en sus hojas.
En equipo del IIT estudió la estructura biomecánica y morfológica de los mencionados micro-ganchos y los reprodujo mediante impresiones en 3D de alta resolución, empleando diferentes materiales fotosensibles y biodegradables, que además fuesen altamente adaptables y con un máximo grado de resistencia como es el caso del isomalt, una sustancia parecida al azúcar.
Barbara Mazzolai, directora Asociada y jefa del departamento de Robótica del IIT destaca que, sus estudios parten siempre de la observación de la naturaleza, tratando de replicar en tecnologías robóticas de bajo impacto ambiental, las estrategias utilizadas por los seres vivos y que, en este caso han demostrado que es posible crear soluciones innovadoras que ayuden a vigilar el estado de bienestar de nuestro planeta sin alterarlo.
Increíbles resultados
Las capacidades de anclaje de la estructura de micro-gancho ya han sido probadas y el producto obtenido ha demostrado un gran poder de adhesión en plantas de diferentes especies. A partir de este tipo de velcro, los investigadores idearon varios dispositivos que se emplearán en agricultura de precisión y ayudarán a preservar el medio ambiente.
La primera aplicación diseñada tiene la capacidad de penetrar las cutículas de las hojas de forma mínimamente invasiva, con el fin de monitorear y dar tratamiento a las plantas. Los micro-anzuelos hechos con isomalt pueden acceder al tejido vascular de la hoja, hacer su trabajo y acabar por disolverse en su interior.
Estos micro-ganchos actúan como parches, liberando sustancias cicatrizantes, plaguicidas naturales o productos sanadores de forma localizada sobre las hojas, lo que optimizará el uso de los recursos naturales y disminuirá el empleo excesivo de plaguicidas, contribuyendo a la preservación de los ecosistemas y su sostenibilidad. Y todo ello sin dejar rastros.
Un futuro promisorio
Emplear estos micro-anzuelos es una técnica versátil y que da pie a desarrollar diferentes aplicaciones, aunque para la primera ya se ha generado una patente. Isabella Fiorello primera autora del estudio e investigadora del grupo de Mazzolai del IIT de Génova explica que, el anclaje se puede emplear para monitorear el microclima de las plantas ‘in situ’, obteniendo importantes datos como temperatura, luz y humedad, lo que permitiría liberar dentro del tejido vascular de la planta y de forma controlada, las moléculas que le fueran necesarias.
Unos micro-ganchos que se imprimieron en resina fotosensible, también incluyen un núcleo con sensores de humedad, temperatura y luz, por lo que constituyen clips inteligentes que les permiten realizar una monitorización inalámbrica de ambas caras de las hojas de una planta. Además, los investigadores crearon un sistema micro robótico, capaz de desplazarse por la superficie de las hojas.
