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Los hongos han existido durante muchos millones de años, con el proceso incremental de evolución perfeccionando y mejorando sus habilidades de supervivencia a través de los milenios.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Binghamton están estudiando la estructura celular de los hongos para aprender cómo determina sus propiedades mecánicas y qué puede aprender la ciencia de eso para crear mejores materiales.
En un artículo publicado recientemente en Advanced Engineering Materials, un equipo de Binghamton y la Universidad de California-Mercado ha analizado los filamentos microscópicos conocidos como Hypha que forman una estructura similar a la red en hongos y otros hongos. Al girar entre sí y ramificarse dentro de la estructura más grande, los filamentos hifales controlan cómo reaccionan los hongos a varias tensiones mecánicas.
Las dos especies que estudiaron ofrecían un contraste: el hongo de botón blanco común (Agaricus bisporus) tiene solo un tipo de filamentos hifales y típicamente crece sin orientación definitiva, mientras que el hongo Maitake (Grifola Frondosa) tiene dos tipos de filamentos y crece en una dirección preferencial hacia el luz solar y la humedad.
Los investigadores analizaron las estructuras celulares de los hongos mediante imágenes con microscopía electrónica de barrido y las probaron para calcular las cargas de estrés que pudieron manejar.
“En el futuro, el primer paso implica desarrollar un modelo de elementos finitos, un marco computacional que permite la prueba y el análisis de la propiedad mecánica en la segunda fase”, dijo Mohamed Khalil Elhachimi, un doctorado. Estudiante del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Thomas J. Watson que se desempeñó como primer autor en la investigación.
Una teselación Voronoi 3D es el paso inicial para desarrollar un modelo de elementos finitos, un marco computacional que permite la prueba y el análisis de la propiedad mecánica para una mayor investigación de hongos. Crédito: Mohamed Khalil Elhachimi
“La tercera fase es el diseño directo, por lo que tenemos un modelo que predice el comportamiento mecánico en función de la estructura. Y el último es el diseño inverso, donde definimos las propiedades mecánicas y el modelo de aprendizaje automático predice la estructura que exhibe esta propiedad mecánica”.
El profesor asistente Mir Jalil Razavi agregó que los avances en la IA en los últimos años han facilitado el mapeo de posibilidades de filamentos de hongos.
“Este tipo de diseño inverso solo es posible con modelos de aprendizaje profundo, por ejemplo, calcular 10,000 filamentos, sus ubicaciones y sus orientaciones”, dijo Razavi. “Esto es algo que la IA puede hacer una vez que ejecutemos simulaciones para entrenar el modelo”.
Lo siguiente para el proyecto es perfeccionar el modelo de aprendizaje automático a través de la experimentación. El equipo usará la impresión 3D para crear material con las estructuras predichas y realizará una serie de pruebas para ver si se comportan como se esperaba. En el futuro, los hallazgos podrían mejorar una variedad de productos comerciales que se ponen bajo estrés, como materiales en la construcción o reino aeroespacial.
“Hay mucho que aún podemos aprender de la naturaleza”, dijo Razavi. “Estamos comenzando con este tipo de investigación”.
También contribuyeron al periódico Binghamton Ph.D. Estudiante Akbar Solhtalab y la profesora asistente Debora Lyn Porter de la Universidad de California -Mercada.
Más información: Mohamed Khalil Elhachimi et al, Modelado computacional y análisis de sistemas de red inspirados en hongos, Materiales de ingeniería avanzada (2025). Doi: 10.1002/adem.202402949
Proporcionado por la Universidad de Binghamton
Cita: los filamentos microscópicos de los hongos proporcionan un plan para mejores materiales (2025, 10 de junio) recuperado el 10 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-mushrooms-microscópica-brebleprint-materials.html
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