Un equipo liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha desarrollado una técnica capaz de crear materiales vivos inteligentes cuya forma tridimensional se puede diseñar de antemano controlando únicamente la orientación de sus células. El trabajo demuestra por primera vez que esto es posible con patrones químicos aplicados sobre una superficie plana.

La investigación involucra también a la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) y el European Molecular Biology Laboratory (EMBL) de Barcelona. Cuatro instituciones españolas detrás de un hallazgo que abre campo en ingeniería de tejidos, robótica biohíbrida y el diseño de materiales programables.

Hito español: ¿Cómo han logrado crear materiales vivos inteligentes y programables?

Este estudio, que llena de orgullo a la ciencia española, lo han firmado Pau Guillamat, Xavier Trepat y Marino Arroyo, y se ha publicado en la revista Science este 2026. En él, se señala que la clave está en algo llamado orden nemático: cuando las células alargadas de un material se alinean todas en una misma dirección, se comportan como las fibras de un hilo en una tela.

Es desde luego este fenómeno el que genera tensiones internas que pueden usarse para controlar la forma final del tejido.

Los investigadores nacionales aprovecharon este principio aplicando un sistema de micropatronaje químico. Dicho de forma más simple, dibujaron sobre superficies planas líneas proteicas que las células siguen al crecer. Unas zonas atraen a las células; otras las repelen. El resultado es un mapa de orientaciones celulares diseñado desde cero, no dejado al azar.

En ese mapa aparecen puntos críticos llamados defectos topológicos, comparables a los remolinos de una huella dactilar. Son zonas localmente desordenadas donde se concentran las fuerzas del tejido.

«La clave es que podemos decidir dónde estarán estos defectos y, por tanto, dónde se generarán las fuerzas dentro del tejido», explica el autor Pau Guillamat.

¿Cómo es el momento exacto en que el material cobra vida propia?

Mientras el material permanece pegado a la superficie, las tensiones internas generadas por la orientación celular quedan bloqueadas. No hay movimiento. El tejido espera.

Pero al despegarlo, la restricción mecánica desaparece. Las fuerzas acumuladas se redistribuyen con rapidez y el tejido se pliega y curva de forma coordinada, adoptando la geometría que el patrón previamente le había impuesto.

«Es como si se tratara de una lámina elástica tensada y fijada por los bordes: mientras está sujeta no se deforma, pero al liberarla adopta una nueva geometría determinada por las tensiones internas», describe Guillamat.

Este desconocido material es el más fino de la Tierra

REA en el IBEC y colíder del estudio, resume el alcance del hallazgo: «Estamos demostrando que podemos diseñar la forma que adoptará un tejido vivo controlando únicamente cómo se orientan sus células».

Marino Arroyo, el catedrático que fue clave

Para anticipar el resultado antes de despegar el tejido, Marino Arroyo, catedrático de Ingeniería Civil y Ambiental en la UPC, desarrolló modelos matemáticos y simulaciones que conectan el patrón de orientaciones celulares con la forma tridimensional que surgirá.

Sus modelos, además de explicar qué ocurre, permiten predecir y diseñar: dada una forma deseada, el sistema calcula qué patrón celular hay que imprimir.

Esto convierte la técnica en una plataforma predictiva de diseño de tejidos, capaz de operar tanto en sentido directo (de patrón a forma) como en sentido inverso (de forma a patrón). Es la diferencia entre observar y controlar.

¿Cuáles podrían ser las posibles aplicaciones de los materiales vivos inteligentes?

Hay que aclarar que el estudio es preliminar, pero las puertas que abre son concretas. En ingeniería de tejidos, la técnica permitiría construir estructuras tridimensionales complejas sin andamios artificiales, imitando los procesos del desarrollo embrionario con mayor fidelidad.

En robótica biohíbrida, los materiales vivos programables podrían funcionar como actuadores biológicos, contrayéndose y cambiando de forma como pequeños motores.

«Podemos pensar en estos sistemas como materiales vivos que no solo generan fuerzas y formas programables, sino que podrían integrar información y responder de manera inteligente», añade Guillamat. El paso de tejido que obedece a un patrón a tejido que reacciona a su entorno es la frontera donde trabaja ya este grupo.

A más largo plazo, la metodología también sirve para estudiar cómo se forman los órganos durante el desarrollo o cómo algunos tumores alteran la mecánica de los tejidos que los rodean.

Dicho todo esto, el artículo abre una línea de investigación en la que España ocupa la vanguardia internacional. Así, el IBEC ya trabaja en la siguiente generación de estos sistemas: tejidos que, mientras adoptan una forma programada, mantienen su forma activa ante perturbaciones externas.