{"id":185314,"date":"2026-06-23T17:43:15","date_gmt":"2026-06-23T23:43:15","guid":{"rendered":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/?post_type=divulgacion-ciencia&p=185314"},"modified":"2026-06-24T17:44:57","modified_gmt":"2026-06-24T23:44:57","slug":"nanofibras-mejoradas","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/nanofibras-mejoradas\/","title":{"rendered":"Nanofibras m\u00e1s precisas con un simple pliegue basado en origami"},"content":{"rendered":"\n

Por Hamed Hosseinian<\/strong><\/a><\/p>\n\n\n\n

Las fibras biom\u00e9dicas<\/strong> son estructuras ultrafinas que funcionan como \u201candamios\u201d en el cuerpo humano: ayudan a regenerar tejidos<\/strong>, guiar el crecimiento celular y liberar f\u00e1rmacos de forma controlada.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Se fabrican principalmente por electrohilado; sin embargo, fabricar versiones de alta calidad \u2014especialmente cuando se requiere que est\u00e9n alineadas\u2014 suele implicar equipos especializados, configuraciones complejas y costos elevados. Su desempe\u00f1o depende de un detalle clave: qu\u00e9 tan ordenadas est\u00e1n. Y lograr ese nivel de control, hasta ahora, ha sido complicado.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

\u00bfY si producir fibras biom\u00e9dicas altamente alineadas<\/strong> no requiriera equipos costosos ni modificaciones complejas, sino solo un simple pliegue de papel aluminio guiado por un an\u00e1lisis inteligente de datos?<\/p>\n\n\n\n

La respuesta puede ser la siguiente: existe una soluci\u00f3n simple que puede hacerse con una l\u00e1mina de aluminio, colocarse y retirarse f\u00e1cilmente, y que no requiere modificar el sistema de electrohilado.<\/p>\n\n\n\n

Resulta que una l\u00e1mina de aluminio doblada, con una geometr\u00eda tipo origami<\/strong>, montada sobre un tambor convencional de electrohilado, ha demostrado algo poco habitual en este campo: producir fibras polim\u00e9ricas altamente alineadas y libres de perlas sin modificar el equipo de laboratorio existente.<\/p>\n\n\n\n

El estudio An origami-based technique for simple, effective and inexpensive fabrication of highly aligned far-field electrospun fibers<\/em><\/a> propone un m\u00e9todo que combina ciencia de materiales y aprendizaje autom\u00e1tico para identificar los par\u00e1metros que realmente determinan la calidad de las fibras, y lo hace con una ventaja clara: sustituye configuraciones complejas por una soluci\u00f3n pr\u00e1ctica, escalable y de bajo costo.<\/p>\n\n\n\n

El estudio muestra que para mejorar el resultado no siempre hace falta m\u00e1s tecnolog\u00eda, sino un mejor dise\u00f1o<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Cambiar el proceso, no la m\u00e1quina<\/h2>\n\n\n\n

Cuando las fibras biom\u00e9dicas se alinean en una sola direcci\u00f3n, mejoran sus propiedades mec\u00e1nicas y tambi\u00e9n pueden guiar el crecimiento celular de forma m\u00e1s eficiente. Sin embargo, las t\u00e9cnicas con electrodos paralelos, campos magn\u00e9ticos, colectores especiales o tratamientos posteriores de estiramiento son costosas, suelen requerir componentes adicionales, limitar el \u00e1rea de recolecci\u00f3n o introducir procesos en m\u00faltiples etapas. [5-8].<\/p>\n\n\n\n

En laboratorios compartidos, donde el equipo debe permanecer vers\u00e1til, modificar un sistema est\u00e1ndar de electrohilado rara vez es una opci\u00f3n viable. As\u00ed que en vez de modificar la maquinaria, se propuso doblar una l\u00e1mina delgada de aluminio<\/strong> para crear una serie de pliegues regulares que se colocar\u00edan sobre un colector de tambor rotatorio convencional.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Estos pliegues \u2014inspirados en estructuras tipo origami\u2014 gu\u00edan la deposici\u00f3n de las fibras y favorecen su alineamiento <\/strong>direccional, sin alterar el sistema original.<\/p>\n\n\n\n

Gracias a este dise\u00f1o, se puede evaluar cuando las fibras se alinean mejor y qu\u00e9 condiciones de fabricaci\u00f3n permiten aprovechar al m\u00e1ximo las ventajas del colector tipo origami.<\/p>\n\n\n\n

Las fibras se fabricaron a partir de poli(\u03b5-caprolactona) (PCL), un pol\u00edmero biodegradable ampliamente utilizado en aplicaciones biom\u00e9dicas. Se realizaron 243 experimentos<\/strong> variando sistem\u00e1ticamente la concentraci\u00f3n del pol\u00edmero, la tasa de inyecci\u00f3n, la distancia entre la aguja y el colector, la velocidad de rotaci\u00f3n del tambor y el di\u00e1metro de la aguja.<\/p>\n\n\n\n

Cada muestra se analiz\u00f3 mediante microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido (SEM), mediciones del di\u00e1metro de fibra, an\u00e1lisis del \u00e1ngulo de contacto con agua, Transformada R\u00e1pida de Fourier (FFT) y mapeo de intensidad superficial.<\/p>\n\n\n\n

Entre todas estas variables, una destac\u00f3 con claridad.<\/p>\n\n\n\n

La variable dominante del experimento<\/h2>\n\n\n\n

Una vez comprobada la capacidad del dise\u00f1o origami para guiar la alineaci\u00f3n de las fibras, el siguiente paso fue identificar qu\u00e9 variables del proceso ten\u00edan mayor influencia sobre la calidad final del material obtenido.<\/p>\n\n\n\n

La concentraci\u00f3n del pol\u00edmero \u2014el material con el que se forman las fibras, en este caso poli(\u03b5-caprolactona) (PCL)\u2014 es el factor clave. Con una soluci\u00f3n al 5%, no se formaron fibras continuas, sino estructuras dispersas. En cambio, al subir a 10% y 15%, se obtuvieron fibras uniformes, sin perlas y claramente m\u00e1s alineadas.<\/p>\n\n\n\n

El resto de variables ajusta el resultado. Los di\u00e1metros se mantuvieron entre 1.2 y 1.6 micr\u00f3metros. <\/strong>Una mayor tasa de inyecci\u00f3n produjo fibras m\u00e1s gruesas, mientras que aumentar la distancia aguja-colector redujo su di\u00e1metro [9]. La velocidad del tambor tuvo poco efecto en este aspecto.<\/p>\n\n\n\n

La superficie tambi\u00e9n cambia. Las fibras se mantienen hidrof\u00f3bicas (115\u00b0\u2013129\u00b0), pero con mayor inyecci\u00f3n se vuelven m\u00e1s densas y repelentes al agua. En cambio, una mayor distancia genera estructuras m\u00e1s porosas, permitiendo que el agua penetre mejor.<\/p>\n\n\n\n

Para medir qu\u00e9 tan alineadas estaban las fibras, se utiliz\u00f3 la Transformada R\u00e1pida de Fourier (FFT), una herramienta matem\u00e1tica<\/strong> que permite identificar patrones de orientaci\u00f3n en estructuras microsc\u00f3picas. Con este m\u00e9todo, las fibras desordenadas aparecen como se\u00f1ales dispersas, mientras que las alineadas generan patrones definidos y consistentes.<\/p>\n\n\n\n

Los an\u00e1lisis de superficie confirmaron el resultado: a medida que se optimizaron las condiciones, la orientaci\u00f3n de las fibras se volvi\u00f3 m\u00e1s uniforme.<\/p>\n\n\n\n

Un paso adicional<\/h2>\n\n\n\n

El aspecto m\u00e1s innovador del estudio radica en la integraci\u00f3n del aprendizaje autom\u00e1tico. <\/p>\n\n\n\n

Las fibras se clasificaron como de alta calidad si cumpl\u00edan cuatro criterios: fuerte alineamiento, ausencia de perlas, deposici\u00f3n homog\u00e9nea y grosor uniforme. Solo 14.8 % de los 243 experimentos cumpli\u00f3 con todos los criterios.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Se aplicaron dos modelos interpretables de aprendizaje autom\u00e1tico (regresi\u00f3n log\u00edstica y \u00e1rboles de decisi\u00f3n) para identificar qu\u00e9 par\u00e1metros predec\u00edan con mayor fuerza la obtenci\u00f3n de fibras de alta calidad.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Ambos modelos confirmaron que la concentraci\u00f3n del pol\u00edmero fue el factor dominante<\/strong>, seguido por la velocidad de rotaci\u00f3n del tambor.  <\/p>\n\n\n\n

El modelo de regresi\u00f3n log\u00edstica logr\u00f3 predecir correctamente fibras de alta calidad en el 88% de los casos, muy por encima de lo que se obtendr\u00eda al azar.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 muestran los resultados?<\/h2>\n\n\n\n

Al mirar esos patrones, se entiende mejor qu\u00e9 est\u00e1 pasando: con poca concentraci\u00f3n, las fibras no se alinean bien. Con concentraciones intermedias, el resultado mejora, pero solo si el tambor gira lo suficientemente r\u00e1pido. Es decir, no basta con un solo ajuste, sino con la<\/strong> combinaci\u00f3n adecuada<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Otro hallazgo importante est\u00e1 en el propio dise\u00f1o. La l\u00e1mina de aluminio doblada, con pliegues regulares, evit\u00f3 la formaci\u00f3n de \u201cperlas\u201d, defectos que afectan la calidad de las fibras. Estos pliegues act\u00faan como gu\u00edas que ordenan c\u00f3mo se depositan, sin necesidad de a\u00f1adir nada al equipo.<\/p>\n\n\n\n

En conjunto, los resultados muestran que un simple colector de aluminio plegado puede producir fibras altamente alineadas y libres de defectos utilizando equipos convencionales. Combinado con herramientas de aprendizaje autom\u00e1tico para optimizar las condiciones de fabricaci\u00f3n, este enfoque ofrece una alternativa accesible y de bajo costo<\/strong> para laboratorios interesados en desarrollar materiales biom\u00e9dicos de alta calidad.<\/p>\n\n\n\n

.<\/p>\n\n\n\n

Referencia principal<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Hosseinian, H., Jimenez-Moreno, M., Sher, M. et al.<\/em>An origami-based technique for simple, effective, and inexpensive fabrication of highly aligned far-field electrospun fibers<\/a>. Sci Rep<\/em> 13, 7083 (2023)<\/p>\n\n\n\n

Otras referencias<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
    \n
  1. Cui, C. et al.<\/em> Optimizing the chitosan-PCL-based membranes with random\/aligned fiber structure for controlled ciprofloxacin delivery and wound healing. <\/a>Int. J. Biol. Macromol.<\/em> 205<\/strong>, 500\u2013510 (2022).<\/li>\n\n\n\n
  2. Dewle, A., Pathak, N., Rakshasmare, P., & Srivastava, A.Multifarious fabrication approaches of producing aligned collagen scaffolds for tissue engineering applications.<\/a> ACS Biomater. Sci. Eng. <\/em>6<\/strong>(2), 779\u2013797 (2020).<\/li>\n\n\n\n
  3. Cui, C. et al.<\/em> Electrospun chitosan nanofibers for wound healing application.<\/a> Eng. Regen.<\/em> 2<\/strong>, 82\u201390 (2021).<\/li>\n\n\n\n
  4. Zhu, L. et al.<\/em> Aligned PCL fiber conduits immobilized with nerve growth factor gradients enhance and direct sciatic nerve regeneration<\/a>. Adv. Funct. Mater.<\/em> 30<\/strong>(39), 2002610 (2020).<\/li>\n\n\n\n
  5. Wang, L., Chang, M.-W., Ahmad, Z., Zheng, H., & Li, J.-S. Mass and controlled fabrication of aligned PVP fibers for matrix-type antibiotic drug delivery systems.<\/a> Chem. Eng. J.<\/em> 307<\/strong>, 661\u2013669 (2017).<\/li>\n\n\n\n
  6. Tindell, R. K., Busselle, L., & Holloway, J. Magnetic fields enable precise spatial control of electrospun fiber alignment for fabricating complex gradient materials<\/a> (2022).<\/li>\n\n\n\n
  7. Jha, B. et al.<\/em> Two-pole air gap electrospinning: Fabrication of highly aligned, three-dimensional scaffolds for nerve reconstruction<\/a>. Acta Biomater. <\/em>7<\/strong>(1), 203\u2013215 (2011).<\/li>\n\n\n\n
  8. Brennan, D. A. et al.<\/em> Concurrent collection and post-drawing of individual electrospun polymer nanofibers to enhance macromolecular alignment and mechanical properties<\/a>. Polymer<\/em> 103<\/strong>, 243\u2013250 (2016).<\/li>\n\n\n\n
  9. Ghobeira, R. et al.<\/em> Wide-ranging diameter scale of random and highly aligned PCL fibers electrospun using controlled working parameters<\/a>. Polymer<\/em> 157<\/strong>, 19\u201331 (2018).<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    .<\/p>\n\n\n\n

    Autor<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

    Hamed Hosseinian<\/strong><\/a> es profesor investigador de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias<\/a> del Tec de Monterrey. Es investigador en nanotecnolog\u00eda y bioingenier\u00eda, especializado en biolog\u00eda sint\u00e9tica, edici\u00f3n gen\u00e9tica y modelos tridimensionales para aplicaciones biom\u00e9dicas. Desarrolla plataformas experimentales para estudiar sistemas celulares complejos, evaluar estrategias terap\u00e9uticas e impulsar la innovaci\u00f3n cient\u00edfica y tecnol\u00f3gica. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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