El INMA participa en un avance fundamental en el diseño de nuevos materiales multifuncionales para aplicaciones biomédicas y de alta tecnología
El equipo, liderado por investigadores de la Universidad de Zaragoza, Polymat-UPV/EHU, y KAUST en Arabia Saudí, ha creado una estructura de polímeros única en el mundo con cinco tipos de cristales
El hallazgo se ha publicado en la prestigiosa ‘Nature Communications’
Zaragoza, 21 de noviembre de 2025. Un equipo internacional de científicos con participación del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón INMA (centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC y la Universidad de Zaragoza) ha logrado un avance sin precedentes en el campo de los materiales: crear un polímero capaz de organizarse por sí solo formando una estructura interna con cinco tipos distintos de cristales. Nunca antes se había observado algo parecido en un material de este tipo: hasta ahora, se había llegado al límite de cuatro.
El descubrimiento, recién publicado en la prestigiosa revista Nature Communications, ha sido liderado por investigadores de la Universidad de Zaragoza; del Polymat–UPV/EHU y de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) en Arabia Saudí.
En definitiva, este trabajo resuelve cómo un quintopolímero de pentabloque se organiza de forma jerárquica, cristalizando en una secuencia estricta, lo que se traduce en un avance que abre la puerta al diseño de materiales multifuncionales para aplicaciones biomédicas y de alta tecnología. Los cinco bloques potencialmente cristalizables y biocompatibles son: Polietileno (PE), Polióxido de etileno (PEO), Policaprolactona (PCL), Polilactida (PLLA) y Poliglicolida (PGA).
Un material que se “autoorganiza”
Los polímeros, explicados de forma muy sencilla, son cadenas muy largas formadas por muchas piezas pequeñas que se repiten, como las cuentas de un collar y cada cuenta es una pequeña molécula (por ejemplo, el plástico de una botella es un polímero).
El protagonista de esta investigación es un polímero especialmente complejo, formado por cinco bloques diferentes. Al enfriarse, el material se autoensambla de manera ordenada, generando estructuras esféricas —llamadas esferulitas— donde cada uno de los cinco bloques forma un tipo distinto de cristal. Es decir, cinco piezas de un puzle molecular que se colocan solas en el sitio exacto.
Para demostrarlo, el equipo utilizó técnicas de microscopía, rayos X y análisis térmico en laboratorios de referencia internacional, como el Laboratorio de Microscopías Avanzadas de Zaragoza y el Sincrotrón ALBA y técnicas de centros de investigación de la UPV/EHU. En concreto, destacan los grupos de los profesores Víctor Sebastián (profesor de la Universidad de Zaragoza en el INMA), Alejandro J. Müller (Polymat–UPV/EHU), Nikos Hadjichristidis (KAUST).
El grupo de Nikos Hadjichristidis (KAUST) fue el responsable de la síntesis pionera del quintopolímero, a la que también han contribuido los investigadores Pengfei Zhang y Viko Ladelta. El grupo del profesor de investigación Ikerbasque, Alejandro J. Müller (Polymat , UPV/EHU), experto en cristalización de polímeros, ha sido responsable de la caracterización espectroscópica y calorimétrica (también han contribuido los investigadores Eider Matxinandiarena y Ricardo A. Pérez-Camargo). Víctor Sebastián, catedrático en Ingeniería Química de la Universidad de Zaragoza, investigador en el INMA (CSIC-Unizar) y científico de referencia en el Laboratorio de Microscopias Avanzadas (ICTS Elecmi); logró la caracterización por microscopía TEM del material mediante un proceso previo de tinción química que ha posibilitado el análisis estructural del material.
Gracias a estas técnicas, pudieron observar cómo la estructura interna del material cambia con la temperatura y confirmar la presencia de los cinco tipos de cristales.
Y, por eso, este descubrimiento abre nuevas posibilidades en el diseño de materiales con propiedades muy ajustadas a cada aplicación.
- Medicina y salud: desarrollo de dispositivos biodegradables, ‘andamios’ para regeneración de tejidos o sistemas de liberación de fármacos.
- Tecnología avanzada: creación de materiales más resistentes, adaptables o con funciones combinadas.
- Nuevos polímeros sostenibles: capaces de integrar componentes biodegradables y biocompatibles.
Hay que destacar que Sebastián y Müller colaboran actualmente en el marco de un proyecto europeo Poctefa (AcroBioPlast) sobre el desarrollo de nuevos biopolímeros para su aplicación en dispositivos biomédicos y que este avance sin precedentes en el autoensamblaje polimérico lleva la ciencia de materiales a un nuevo nivel de complejidad y funcionalidad controlada.
En esta imagen obtenida de la publicación, las micrografías PLOM muestran cómo una misma esferulita polimérica cambia su estructura interna al calentarse progresivamente desde –20 °C hasta 210 °C. En cada temperatura se funden los cristales de los distintos bloques semicristalinos, identificados mediante medidas sincronizadas de difracción de rayos X en sincrotrón (WAXS). A –20 °C se observan esferulitas pentacristalinas, formadas por cinco tipos de cristales lamelares que generan el característico patrón de cruz de Malta.
Centro de excelencia Severo Ochoa
El Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA-CSIC-UNIZAR) ha sido el primero de nuestra Comunidad Autónoma en obtener la acreditación de excelencia Severo Ochoa, que concede la Agencia Estatal de Investigación. Ese reconocimiento supone una financiación de 4,5 millones de euros y la dotación de cinco contratos predoctorales para el periodo 2024-2028. Se suman a los diez que ya se concedieron en la anterior convocatoria, cuando el INMA se quedó a las puertas de lograr la acreditación.
El INMA es un instituto mixto, que se creó hace tres años fusionando dos centros de investigación del CSIC y la Universidad de Zaragoza, precisamente para aspirar a esta mención de excelencia. Con alrededor de 300 miembros, tiene más de 40 proyectos europeos en curso y una media anual de 300 publicaciones y 7 millones de euros obtenidos en programas públicos competitivos. Además, trabaja en colaboración con la industria, logrando en torno a un millón de euros anuales por contratos y royalties.
Referencia a la publicación:
Matxinandiarena, E.; Pérez-Camargo, R. A.; Sebastián, V.; Zhang, P.; Ladelta, V.; Hadjichristidis, N.; Müller, A. J. Nature Communications, 2025, 16, 9873, 1-5 (November). “Can five chemically different lamellar crystals self-assemble in a single spherulite?”. DOI: 10.1038/s41467-025-64845-6.
21-11-2025
