Los tejidos y la química del calamar se combinan para crear hidrogeles versátiles
Las capacidades naturales de los tejidos del calamar y la creatividad de los químicos se combinan para llevar la investigación sobre hidrogeles en nuevas direcciones.
Investigadores de la Universidad de Hokkaido (Japón) han combinado tejidos naturales de calamar con polímeros sintéticos para desarrollar un hidrogel resistente y versátil que imita muchas de las propiedades únicas de los tejidos biológicos. Los hidrogeles son redes de polímeros que contienen grandes cantidades de agua y se están estudiando para muchos usos, como prótesis médicas, componentes robóticos blandos y novedosos sistemas de sensores.
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El nuevo gel de doble red de calamar y polímero sintético desarrollado en este estudio.
Tasuku Nakajima
El equipo de Hokkaido publica en la revista NPG Asia Materials su contribución a este campo de investigación en rápida evolución.
Los tejidos biológicos naturales presentan propiedades únicas esenciales para sus funciones, que los investigadores tratan de reproducir en hidrogeles. Los músculos, por ejemplo, además de fuerza y flexibilidad, tienen propiedades físicas que varían en distintas direcciones y se construyen a partir de una jerarquía de estructuras que trabajan juntas. Los huesos y los vasos sanguíneos también presentan estas características, conocidas como anisotropía jerárquica.
A diferencia de los tejidos naturales que los investigadores quieren imitar, la mayoría de los hidrogeles sintéticos tienen propiedades uniformes en todas las direcciones y son estructuralmente débiles.
"Combinando las propiedades de los tejidos derivados del calamar con polímeros sintéticos, hemos demostrado una estrategia híbrida que sirve como método general para preparar hidrogeles con anisotropía jerárquica útil y también tenacidad", afirma el científico especializado en polímeros Tasuku Nakajima, del equipo de la Universidad de Hokkaido.
El proceso de fabricación comienza con el manto de calamar congelado, la parte externa principal del calamar. En los calamares vivos, el manto se expande para introducir agua en el cuerpo y luego se contrae con fuerza para expulsarla en forma de chorro. Esta capacidad depende de los músculos anisótropos del tejido conjuntivo del calamar. Los investigadores aprovecharon las disposiciones moleculares de este sistema natural para construir su gel biomimético.
El tratamiento químico y térmico de finas láminas de tejido de calamar descongelado mezclado con moléculas de polímero de poliacrilamida inició la formación del hidrogel híbrido reticulado. Tiene lo que se conoce como estructura de doble red, con la red de polímeros sintéticos incrustada y enlazada dentro de la red de fibras musculares más natural derivada del manto del calamar.
"El gel de DN que hemos sintetizado es mucho más resistente y elástico que el manto natural de calamar", explica el profesor Jian Ping Gong, que dirigió el equipo. "La exclusiva estructura compuesta también hace que el material sea impresionantemente resistente a la fractura, cuatro veces más duro que el material original".
La prueba de concepto actual debería ser sólo el principio para explorar muchos otros hidrogeles híbridos que podrían explotar las propiedades únicas de otros sistemas naturales. Las medusas ya se han utilizado como fuente de material para hidrogeles más sencillos de una sola red, por lo que son la siguiente opción obvia para explorar opciones híbridas de doble red.
"Entre sus posibles aplicaciones se encuentran los tejidos fibrosos artificiales de carga, como ligamentos y tendones artificiales, para uso médico", explica Gong. El equipo seguirá estudiando la biocompatibilidad de los geles e investigando opciones para fabricar una gama de geles adecuados para distintos usos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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