Investigadores de la Universidad Aalto y la Universidad de Bayreuth desarrollaron un hidrogel capaz de replicar dos cualidades únicas de la piel humana: alta rigidez y autocuración. Hasta ahora, los geles artificiales sólo habían logrado replicar esta alta rigidez o las propiedades de autocuración de la piel natural, pero no ambas.
Éste nuevo hidrogel supera las limitaciones anteriores, abriendo la puerta a aplicaciones como la administración de medicamentos, la curación de heridas, los sensores robóticos blandos y la piel artificial.
Según los expertos, el hidrogel de un milímetro de espesor contiene 10 mil capas de nanoláminas, lo que hace que el material sea tan rígido como la piel humana y le da un grado comparable de elasticidad y flexibilidad.
¿Cómo fue posible imitar la piel humana?
Los investigadores agregaron nanoláminas de arcilla específicas excepcionalmente grandes y ultrafinas a los hidrogeles, que normalmente son suaves y blandos. El resultado fue una estructura altamente ordenada con polímeros densamente entrelazados entre nanoláminas, que no sólo mejoran las propiedades mecánicas del hidrogel, sino que también permiten que el material se autocure.
El secreto del material no solo reside en la disposición organizada de las nanoláminas, sino también en los polímeros que se entrelazan entre ellas, y en un proceso tan simple como hornear.
“El entrelazamiento significa que las finas capas de polímero comienzan a retorcerse unas sobre otras como pequeños hilos de lana, pero en un orden aleatorio“, explicó Hang Zhang, de la Universidad Aalto.
“Cuando los polímeros están completamente entrelazados, no se pueden distinguir entre sí. Son muy dinámicos y móviles a nivel molecular y, cuando los cortas, comienzan a entrelazarse de nuevo”, agregó.
El investigador postdoctoral Chen Liang mezcló un polvo de monómeros con agua que contiene nanoláminas. Luego, la mezcla se colocó bajo una lámpara UV, similar a la que se usa para fijar el esmalte de uñas en gel. “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 .
Cuatro horas después de cortarlo con un cuchillo, el material ya se ha autocurado en un 80 o 90%. Después de 24 horas, normalmente está completamente reparado.
“Este trabajo es un ejemplo emocionante de cómo los materiales biológicos nos inspiran a buscar nuevas combinaciones de propiedades para los materiales sintéticos. Imaginemos robots con pieles robustas y autocurativas o tejidos sintéticos que se reparen de forma autónoma”, afirmó Olli Ikkala, de la Universidad Aalto.
Sin embargo, todavía quede mucho camino por recorrer antes de que este hidrogel que imita las cualidades de la piel se apliquen en el mundo real, los resultados actuales representan un salto fundamental.
