El equipo de investigadores de la Universidad de Hokkaido en Japón han desarrollado un hidrogel fuerte y versátil al combinar tejidos naturales de calamar con polímeros sintéticos. Los hidrogeles son redes de polímeros que contienen grandes cantidades de agua. Estos se están explorando para muchos usos, incluyendo prótesis médicas, componentes robóticos blandos y nuevos sistemas de sensores.

Los tejidos biológicos naturales exhiben propiedades únicas esenciales para sus funciones. Como por ejemplo la anisotropía jerárquica, que es la capacidad de tener propiedades físicas que varían en diferentes direcciones y estar construidos a partir de una jerarquía de estructuras que trabajan juntas. Los investigadores buscan replicar estas propiedades en los hidrogeles sintéticos.

A diferencia de los tejidos naturales, la mayoría de los hidrogeles sintéticos tienen propiedades uniformes en todas las direcciones y son estructuralmente débiles. Sin embargo, al combinar las propiedades de los tejidos derivados del calamar con polímeros sintéticos, los investigadores han demostrado una estrategia híbrida que sirve como un método general para preparar hidrogeles con anisotropía jerárquica útil y también dureza.

Créditos: Shou Ohmura, et al. NPG Asia Materials, 2023.

Crear hidrogeles a partir de tejido de calamar

El proceso de fabricación comienza con el manto de calamar congelado disponible comercialmente, la parte exterior principal de un calamar. Los investigadores aprovecharon los arreglos moleculares dentro del sistema natural del calamar para construir su gel bio-imitador. El tratamiento químico y térmico de rodajas finas de tejido de calamar descongelado mezclado con moléculas de polímero de poliacrilamida inició la formación del hidrogel híbrido reticulado.

El gel DN que sintetizaron es mucho más fuerte y elástico que el manto natural del calamar. La estructura compuesta única también hace que el material sea impresionantemente resistente a la fractura, cuatro veces más resistente que el material original.

Este trabajo actual de prueba de concepto debería ser solo el comienzo para explorar muchos otros hidrogeles híbridos. Estos podrían explotar las propiedades únicas de otros sistemas naturales. Las medusas ya se han utilizado como fuente de hidrogeles. Actualmente se están investigando otros organismos marinos y terrestres para descubrir nuevas propiedades únicas que se pueden utilizar en la fabricación de materiales y dispositivos médicos.

Créditos: Shou Ohmura, et al. NPG Asia Materials, 2023.

Combinación poderosa: tejidos naturales con sintéticos

La combinación de tejidos naturales con polímeros sintéticos tiene el potencial de mejorar significativamente las propiedades de los hidrogeles sintéticos existentes. Por lo tanto, esto podría conducir a avances significativos en campos como la medicina regenerativa, la robótica y la ingeniería tisular. Los hidrogeles híbridos basados en el calamar podrían ser utilizados en prótesis médicas, como prótesis de mano o de rodilla. También en componentes robóticos blandos para la exploración submarina.

La capacidad de replicar las propiedades únicas de los tejidos naturales en los hidrogeles sintéticos también podría conducir a nuevos avances en la medicina regenerativa, permitiendo la construcción de tejidos artificiales que se parezcan y funcionen más como los tejidos naturales.

En resumen, este trabajo es un paso importante hacia la creación de hidrogeles híbridos más fuertes y versátiles. La combinación de tejidos naturales con polímeros sintéticos tiene el potencial de mejorar significativamente las propiedades de los hidrogeles sintéticos existentes y conducir a avances significativos en campos como la medicina regenerativa, la robótica y la ingeniería tisular.

Referencias:

Squid/synthetic polymer double-network gel: elaborated anisotropy and outstanding fracture toughness characteristics: https://doi.org/10.1038/s41427-022-00454-9

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *