MADRID 7 mar. (EUROPA PRESS) -
Pesquisadores da Aalto University e da University of Bayreuth são os primeiros a desenvolver um hidrogel com uma estrutura exclusiva que reproduz as duas qualidades únicas da pele humana: alta rigidez e autocura.
Todos nós encontramos géis na vida cotidiana: desde as substâncias macias e pegajosas que colocamos no cabelo até os componentes em forma de gel de vários alimentos. Embora a pele humana compartilhe características semelhantes às do gel, suas propriedades são muito difíceis de reproduzir. Ela combina grande rigidez com flexibilidade e tem uma notável capacidade de autocura, geralmente cicatrizando completamente dentro de 24 horas após a lesão. Até agora, os géis artificiais conseguiram reproduzir essa alta rigidez ou as propriedades de autocura da pele natural, mas não ambas. O novo hidrogel supera as limitações anteriores, abrindo as portas para aplicações como fornecimento de medicamentos, cicatrização de feridas, sensores robóticos macios e pele artificial.
No estudo inovador, os pesquisadores adicionaram nanolâminas de argila específicas excepcionalmente grandes e ultrafinas aos hidrogéis, que normalmente são macios e moles. O resultado é uma estrutura altamente ordenada com polímeros densamente entrelaçados entre as nanocamadas, o que não apenas melhora as propriedades mecânicas do hidrogel, mas também permite que o material se autocure. A pesquisa foi publicada na prestigiosa revista Nature Materials.
CURA POR 'EMARANHAMENTO
O segredo do material não está apenas no arranjo organizado das nanocamadas, mas também nos polímeros que se entrelaçam uns com os outros, e em um processo tão simples quanto assar. O pesquisador de pós-doutorado Chen Liang misturou um pó de monômero com água contendo nanolâminas. A mistura foi então colocada sob uma lâmpada UV, semelhante à usada para fixar esmalte de unha em gel. "A radiação UV da lâmpada faz com que as moléculas individuais se unam, de modo que o conjunto se torne um sólido elástico, um gel", explica Liang.
"O entrelaçamento significa que as finas camadas de polímero começam a se torcer umas sobre as outras, como pequenos fios de lã, mas em uma ordem aleatória", acrescenta Hang Zhang, da Aalto University. "Quando os polímeros estão completamente entrelaçados, eles são indistinguíveis uns dos outros. Eles são muito dinâmicos e móveis em nível molecular e, quando você os corta, eles começam a se entrelaçar novamente.
Quatro horas após o corte com uma faca, o material já está de 80 a 90% curado. Após 24 horas, ele geralmente está completamente reparado. Além disso, um hidrogel de um milímetro de espessura contém 10.000 camadas de nanocamadas, o que torna o material tão rígido quanto a pele humana e lhe confere um grau comparável de elasticidade e flexibilidade.
"Hidrogéis rígidos, fortes e autocurativos têm sido um desafio há muito tempo. Descobrimos um mecanismo para fortalecer hidrogéis tradicionalmente macios. Isso pode revolucionar o desenvolvimento de novos materiais com propriedades biologicamente inspiradas", diz Zhang.
INSPIRANDO-SE NA NATUREZA
"Este trabalho é um exemplo interessante de como os materiais biológicos nos inspiram a buscar novas combinações de propriedades para materiais sintéticos. Imagine robôs com peles robustas e autocurativas ou tecidos sintéticos que se reparam de forma autônoma", diz Olli Ikkala, da Aalto University. E, embora ainda haja um longo caminho a percorrer antes que eles sejam aplicados no mundo real, os resultados atuais representam um avanço fundamental. "É o tipo de descoberta fundamental que poderia reformular as regras de design de materiais.
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