Química

La investigación se integra en el proyecto COLIS, cuyo objetivo es analizar el impacto de la gravedad en las formulaciones de productos cremosos.

Su protector solar, guardado en el armario del baño, cambia lentamente. La mayonesa en su refrigerador se separa gradualmente. Esa crema con receta médica pierde eficacia con el tiempo. Todos estos materiales comparten algo fundamental: son materia blanda, sustancias como geles, espumas y coloides cuya estructura interna se reorganiza lenta y misteriosamente a lo largo de meses o años.

Comprender exactamente qué ocurre dentro de estos materiales a medida que envejecen siempre ha sido complicado debido a la gravedad. Incluso estando quietos en un estante, la fuerza gravitacional de la Tierra influye constantemente en la forma en que las partículas dentro de estas sustancias se depositan, se agrupan y se reorganizan. Por ello, un equipo de investigadores del Politecnico di Milano y la Université de Montpellier decidió estudiar la materia blanda en un lugar donde la gravedad no tuviera ningún efecto.

El resultado es COLIS, una nueva instalación experimental que opera a bordo de la Estación Espacial Internacional. El laboratorio representa la culminación de más de 25 años de colaboración entre Luca Cipelletti, físico del Laboratoire Charles Coulomb, y Roberto Piazza, director del laboratorio de Materia Blanda del Politecnico di Milano.

COLIS utiliza técnicas ópticas sofisticadas para observar el interior de los materiales sin perturbarlos. El análisis de dispersión dinámica de la luz examina cómo los haces de láser atraviesan las muestras, revelando variaciones minúsculas llamadas patrones de speckle, que muestran cómo los geles y otros materiales blandos se reestructuran con el tiempo. La instalación también puede calentar cuidadosamente las muestras para desencadenar procesos de envejecimiento de forma precisa y reproducible, observando lo que sucede a nivel molecular.

Los primeros resultados ya han sorprendido al equipo de investigación. La gravedad afecta la estructura de la materia blanda de forma más drástica de lo esperado, influyendo en las propiedades de los materiales incluso durante largos períodos de tiempo.

“Es increíble ver cuánto la gravedad, tan familiar en nuestro día a día, actúa en segundo plano para moldear los materiales que usamos a diario”, afirmó Roberto Piazza, del Laboratorio de Materia Blanda del Politecnico di Milano.

Las empresas farmacéuticas necesitan medicamentos que se mantengan estables durante años. Los fabricantes de cosméticos quieren cremas que no se separen. Los productores de alimentos necesitan emulsiones que mantengan la consistencia durante la distribución y el almacenamiento. Comprender cómo se comportan realmente estos materiales cuando la gravedad no interfiere constantemente podría revolucionar el desarrollo de formulaciones.

Transportado a la Estación Espacial Internacional, COLIS está ahora analizando muestras de nanopartículas coloidales ideales para investigar la reorganización interna y el envejecimiento. El proyecto se enmarca en el programa “Coloides en el Espacio” de la Agencia Espacial Europea, con el apoyo de las agencias espaciales italiana y francesa.