Materiales de caucho inteligentes
La visión: materiales que responden a desencadenantes activos
Los dispositivos médicos portátiles, como los exoesqueletos blandos que sirven de apoyo a los pacientes con ictus o los parches de administración controlada de fármacos, tienen que estar fabricados con materiales capaces de adaptarse de forma inteligente y autónoma a los movimientos del usuario y a las cambiantes condiciones ambientales. Este es precisamente el tipo de materiales poliméricos conmutables de forma autónoma que acaban de desarrollar científicos de materiales de la Universidad de Stuttgart y farmacéuticos de la Universidad de Tubinga, cuyos resultados de investigación se han publicado en la revista especializada Advanced Materials Technologies.
Material de caucho inteligente que se adapta a la humedad ambiental. Esta pulsera muestra la capacidad del material para adaptarse, en este caso, a los movimientos de la muñeca.
F. Sterl, Universität Stuttgart, FSM-Labor
Los grupos colaboradores, dirigidos por la profesora Sabine Ludwigs (Instituto de Química de Polímeros) y el profesor Holger Steeb (Instituto de Mecánica, MIB) de la Universidad de Stuttgart y la profesora Dominique Lunter (del Departamento de Tecnología Farmacéutica de la Universidad de Tubinga), han publicado un artículo titulado "Autonomous Adaptation of Intelligent Humidity-Programmed Hydrogel Patches" (Adaptación autónoma de parches de hidrogel inteligentes programados en función de la humedad), en el que demuestran cómo pueden fabricarse materiales poliméricos inteligentes, en los que la palabra "inteligente" hace referencia al hecho de que las propiedades del material pueden adaptarse de forma autónoma a las condiciones ambientales en las que se utilizan. La rigidez de los materiales en cuestión puede cambiar en más de cuatro órdenes de magnitud en función de la humedad y la temperatura, y puede sufrir cambios elásticos incluso cuando se somete a grandes deformaciones, lo que permite ajustar las propiedades mecánicas a la aplicación correspondiente.
Alto grado de adaptabilidad
Una de las autoras del trabajo, Sabine Ludwigs, se refiere a estos materiales como "materiales de caucho inteligentes" y explica que: "este alto grado de adaptabilidad hace que nuestros polímeros sean idóneos para robots fabricados con materiales orgánicos blandos, como los utilizados en biomedicina o en misiones de búsqueda y rescate; la palabra clave aquí es 'robótica blanda'. Estos polímeros también son muy adecuados para su uso en aplicaciones de piel inteligente, como exoesqueletos fabricados con tejidos flexibles blandos". Para ambas aplicaciones, el material debe permitir movimientos rápidos y lentos, lo que significa que debe tener propiedades viscoelásticas ajustables. "Eso es exactamente lo que puede hacer el material que hemos desarrollado", afirma Holger Steeb.
Además, la hidroadaptabilidad del material y su capacidad reversible de absorción de agua lo hacen adecuado para su uso como parche para la liberación controlada de fármacos a través de la piel. En concreto, los investigadores realizaron experimentos con la liberación del analgésico diclofenaco en un modelo cutáneo. "El mecanismo clave es que es el propio parche el que controla la liberación del principio activo en respuesta a los niveles variables de humedad de la herida, es decir, en función de los fluidos que se filtran por ella", explica Dominique Lunter, experto farmacéutico residente en Tubinga (Alemania).
La investigación se ha llevado a cabo en el marco del Laboratorio de Materiales Funcionales Blandos (FSM Lab) de la Universidad de Stuttgart (EXC 2075, SimTech). Es el resultado de una fructífera colaboración entre dos grupos de investigación dirigidos por Sabine Ludwigs, especializada en química de polímeros, y Holger Steeb, cuyo trabajo se centra en la mecánica y la función de los materiales poliméricos inteligentes.
La visión: materiales que responden a desencadenantes activos
En el futuro, los investigadores de la Universidad de Stuttgart se proponen estudiar sistemas materiales multifuncionales capaces de adaptarse de forma autónoma a su entorno y de reaccionar a estímulos activos, como los eléctricos. También tienen previsto utilizar simulaciones como base para modelar y predecir arquitecturas complejas. De este modo, los resultados de la investigación sobre materiales poliméricos también benefician a los estudios que lleva a cabo el clúster de excelencia "Ciencia de la simulación integrada en datos "(SimTech)" de la universidad.
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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