Material 3D puede monitorear sin baterías el flujo de agua en tiempo real
El mundo natural tiene la capacidad de proporcionarnos los planos para útiles tecnologías, y el humilde erizo de mar es el último en contribuir. Los científicos han diseñado una nueva clase de sensores inteligentes imitando la arquitectura interna de sus espinas.
Los erizos de mar están cubiertos de espinas móviles que, desde hace tiempo, se han considerado un elemento disuasorio y protector contra los depredadores. Sin embargo, según un nuevo estudio, también son sofisticadas herramientas de detección.
Escudo y sensor
El equipo quería saber si las espinas servían para algo más que simplemente sobresalir. Dado que los erizos de mar carecen de órganos sensoriales especializados, sospechaban que podrían ser una herramienta sensorial. Para comprobarlo, analizaron en el laboratorio erizos de mar vivos. Dejaron caer una gota de agua de mar sobre la punta de una espina y utilizaron cámaras de alta velocidad para medir la rapidez con la que se movía la espina.
Vídeo: Comportamiento de percepción transitoria de una espina típica en un D. setosum vivo. Crédito: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10164-9
Descubrieron que la espina giraba unos diez grados en menos de un segundo. Los investigadores también colocaron sensores en dos puntos diferentes de la espina, y cuando el agua de mar tocaba la punta o la atravesaba, la espina generaba una descarga eléctrica.
Se analizaron espinas de erizos de mar vivos y muertos, y como ambas producían señales eléctricas, el equipo concluyó que la electricidad se debe a la estructura física de las espinas, no al tejido vivo ni a los nervios.
La clave es el estereoma, el material similar al hueso dentro de la espina, que está lleno de pequeñas aberturas. Estas aberturas son más grandes en la base y se vuelven progresivamente más pequeñas y densas en la punta.
Al fluir a través de ellas, el agua interactúa con el material superficial de la espina y genera pequeños picos de tensión. Estos son mucho más intensos en la punta que en la base, lo que sugiere que la estructura podría ayudar al invertebrado marino a percibir el movimiento local del agua.
Imagen: Gradiente estereoscópico bicontinuo en dirección [001] dentro de la espina dorsal. Crédito: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10164-9
Espinas artificiales
Para ver si podían recrear este efecto, el equipo imprimió en 3D espinas artificiales de plástico y cerámica. Al pasar agua por ellas, producían electricidad.
"Esta percepción mecanoeléctrica potenciada por la estructura celular de gradiente se ha replicado en muestras de cerámica y polímeros artificiales con forma de espinas impresas en 3D, mostrando un aumento de tres veces en la salida de voltaje y un diferencial de amplitud ocho veces mayor que las muestras sin gradiente", escribió en su artículo el equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong.
Al imitar las espinas, los científicos crearon un material 3D que puede monitorear sin baterías el flujo de agua en tiempo real. Esto podría utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, desde robots submarinos hasta la monitorización del medio marino y la gestión de recursos hídricos.
El estudio se ha publicado en la revista Nature: Echinoderm stereom gradient structures enable mechanoelectrical perception
