¿Puede un hidrogel ser como nuestra piel? Descubre este innovador avance científico
Combina propiedades de tejidos humanos
Un equipo de investigadores de la Universidad Aalto y la Universidad de Bayreuth ha logrado un avance notable en el campo de los materiales sintéticos al crear un hidrogel que imita las propiedades únicas de la piel humana: su alta rigidez y capacidad de autocuración. Este desarrollo podría revolucionar aplicaciones en áreas como la administración de medicamentos, la curación de heridas y la robótica.
La piel humana es un material complejo que combina una notable rigidez con flexibilidad y una capacidad de autocuración que le permite repararse en un corto período de tiempo. Hasta ahora, los intentos de replicar estas características en geles artificiales habían sido limitados, logrando solo una de las dos propiedades. Sin embargo, este nuevo hidrogel supera estas limitaciones, ofreciendo un material que es tanto rígido como autocurativo.
El avance se logró mediante la incorporación de nanoláminas de arcilla excepcionalmente grandes y ultrafinas en la estructura del hidrogel. Estas nanoláminas crean una estructura altamente ordenada con polímeros densamente entrelazados, lo que no solo mejora las propiedades mecánicas del hidrogel, sino que también permite su autocuración. Este descubrimiento fue publicado en la prestigiosa revista Nature Materials.
El proceso de autocuración
El proceso de creación del hidrogel es sorprendentemente sencillo. Según el investigador postdoctoral Chen Liang, se mezcla un polvo de monómeros con agua que contiene nanoláminas y luego se expone a radiación UV. "La radiación UV de la lámpara hace que las moléculas individuales se unan de modo que todo se convierte en un sólido elástico, un gel", explica Liang. Este proceso permite que las capas de polímero se entrelacen de manera dinámica, lo que facilita la autocuración del material.
El material puede autocurarse en un 80 a 90 por ciento en solo cuatro horas después de ser cortado, y en 24 horas, suele estar completamente reparado. Un hidrogel de un milímetro de espesor contiene aproximadamente 10.000 capas de nanoláminas, lo que le confiere una rigidez y flexibilidad comparables a las de la piel humana.
Potencial futuro e inspiración biológica
El investigador Hang Zhang de la Universidad Aalto destaca que este descubrimiento podría transformar el desarrollo de nuevos materiales con propiedades inspiradas en la biología. "Los hidrogeles rígidos, fuertes y autocurativos han sido un desafío durante mucho tiempo. Hemos descubierto un mecanismo para fortalecer los hidrogeles tradicionalmente blandos", afirma Zhang.
Este trabajo es un ejemplo de cómo los materiales biológicos pueden inspirar nuevas combinaciones de propiedades en materiales sintéticos. Según Olli Ikkala, también de la Universidad Aalto, "imaginemos robots con pieles robustas y autocurativas o tejidos sintéticos que se reparen de forma autónoma". Aunque aún queda camino por recorrer para su aplicación práctica, los resultados actuales representan un avance significativo en el diseño de materiales.
