Baterías de gelatina blandas y elásticas inspiradas en las anguilas eléctricas
Batería de hidrogel para wearables, robótica blanda o incluso implantes cerebrales
Unos investigadores han desarrollado unas "baterías de gelatina" blandas y elásticas que podrían utilizarse en dispositivos para llevar puestos o en robótica blanda, o incluso implantarse en el cerebro para administrar fármacos o tratar enfermedades como la epilepsia. Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, se inspiraron en las anguilas eléctricas, que aturden a sus presas con unas células musculares modificadas llamadas electrocitos. Al igual que los electrocitos, los materiales gelatinosos desarrollados por los investigadores de Cambridge tienen una estructura en capas, como un Lego pegajoso, que los hace capaces de suministrar una corriente eléctrica.
Unos investigadores han desarrollado unas "baterías de gelatina" blandas y elásticas que podrían utilizarse en dispositivos para llevar puestos o en robótica blanda, o incluso implantarse en el cerebro para administrar fármacos o tratar dolencias como la epilepsia.
University of Cambridge
Las baterías de gelatina autorregenerativa pueden estirarse más de diez veces su longitud original sin afectar a su conductividad: es la primera vez que se combinan en un mismo material la capacidad de estiramiento y la conductividad. Los resultados se publican en la revista Science Advances.
Las pilas de gelatina están hechas de hidrogeles: redes tridimensionales de polímeros que contienen más de un 60% de agua. Los polímeros se mantienen unidos mediante interacciones reversibles de encendido y apagado que controlan las propiedades mecánicas de la gelatina.
La capacidad de controlar con precisión las propiedades mecánicas e imitar las características del tejido humano convierte a los hidrogeles en candidatos ideales para la robótica blanda y la bioelectrónica.
"Resulta difícil diseñar un material que sea a la vez muy elástico y muy conductor, ya que estas dos propiedades suelen estar reñidas", explica Stephen O'Neill, primer autor del estudio y miembro del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge. "Normalmente, la conductividad disminuye cuando se estira un material".
"Normalmente, los hidrogeles están hechos de polímeros que tienen una carga neutra, pero si los cargamos, pueden volverse conductores", explica la coautora, la Dra. Jade McCune, también del Departamento de Química. "Y cambiando el componente salino de cada gel, podemos hacerlos pegajosos y aplastarlos en varias capas, de modo que podemos acumular un potencial energético mayor".
La electrónica convencional utiliza materiales metálicos rígidos con electrones como portadores de carga, mientras que las baterías de gelatina utilizan iones para transportar la carga, como las anguilas eléctricas.
Los hidrogeles se adhieren fuertemente entre sí gracias a los enlaces reversibles que pueden formarse entre las distintas capas, utilizando moléculas en forma de barril llamadas cucurbiturilos que son como esposas moleculares. La fuerte adhesión entre capas que proporcionan las esposas moleculares permite estirar las pilas de gelatina sin que las capas se desprendan y, lo que es más importante, sin que pierdan conductividad.
Las propiedades de las pilas de gelatina las hacen prometedoras para un futuro uso en implantes biomédicos, ya que son blandas y se amoldan al tejido humano. "Podemos personalizar las propiedades mecánicas de los hidrogeles para que se adapten al tejido humano", explica el profesor Oren Scherman, director del Laboratorio Melville de Síntesis de Polímeros, que dirigió la investigación en colaboración con el profesor George Malliaras, del Departamento de Ingeniería. "Al no contener componentes rígidos como el metal, un implante de hidrogel tendría muchas menos probabilidades de ser rechazado por el cuerpo o de provocar la acumulación de tejido cicatricial".
Además de su suavidad, los hidrogeles son sorprendentemente resistentes. Soportan el aplastamiento sin perder permanentemente su forma original y pueden autocurarse cuando se dañan.
Los investigadores están planeando experimentos futuros para probar los hidrogeles en organismos vivos y evaluar su idoneidad para diversas aplicaciones médicas.
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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