Un innovador polímero imprimible en 3D
De órganos artificiales a baterías avanzadas
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Un nuevo tipo de material imprimible en 3D que se lleva bien con el sistema inmunitario del cuerpo, desarrollado por un equipo de investigación de la Universidad de Virginia, podría conducir a una tecnología médica más segura para los trasplantes de órganos y los sistemas de administración de fármacos. También podría mejorar la tecnología de las baterías.
Los polímeros plegables de Liheng Cai pueden dar lugar a una variedad de estructuras materiales con distintas propiedades que podrían permitir aplicaciones que van desde los trasplantes de órganos a la tecnología de baterías.
Liheng Cai/Softbiomatter Lab/University of Virginia
El avance es el tema de un nuevo artículo de la revista Advanced Materials, basado en el trabajo realizado por el Laboratorio de Biomateria Blanda de la Universidad de Virginia, dirigido por Liheng Cai, profesor asociado de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química.
El primer autor del artículo es Baiqiang Huang, estudiante de doctorado de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.
Su investigación muestra una forma de cambiar las propiedades del polietilenglicol para crear redes elásticas. El PEG, como se le conoce, es un material que ya se utiliza en muchas tecnologías biomédicas como la ingeniería de tejidos, pero la forma en que se producen actualmente las redes de PEG -creadas en agua mediante la reticulación de polímeros lineales de PEG, con el agua eliminada después- deja una estructura quebradiza y cristalizada que no puede estirarse sin perder su integridad.
El avance en elasticidad es una característica importante, porque la elasticidad permitiría el uso de redes de PEG en estructuras más grandes, o en estructuras que requieren cierta flexibilidad y movimiento, como el andamiaje necesario algún día para los órganos humanos sintéticos.
La elasticidad está en el diseño plegable
Para crear esta elasticidad, el equipo se basó en el trabajo del laboratorio de Cai, que ya había desarrollado una forma de crear polímeros sintéticos muy resistentes. El método se inspiró en el empleado para crear caucho elástico y resistente: almacenar la longitud en estructuras internas a nivel molecular.
Estas estructuras internas, llamadas "cepillo de botella plegable", crean un material que puede ser a la vez muy fuerte y muy elástico. Las moléculas poliméricas tienen muchas cadenas laterales flexibles que salen de una espina dorsal central que puede plegarse como un acordeón, almacenando longitud extra que puede desplegarse.
"Nuestro grupo descubrió este polímero y utilizó esta arquitectura para demostrar que cualquier material fabricado de esta forma es muy elástico". afirmó Cai.
Para crear el nuevo material descrito en Advanced Materials, Huang aplicó el concepto de polímero plegable en acordeón al PEG. Expuso la mezcla precursora a la luz ultravioleta durante unos segundos, lo que inició la polimerización para formar una red con arquitectura de cepillo de botella. Así se obtuvieron hidrogeles y elastómeros sin disolventes a base de PEG que se pueden imprimir en 3D y son muy elásticos.
"Podemos cambiar la forma de las luces UV para crear muchas estructuras complicadas", explica Huang, incluidas estructuras blandas o rígidas pero elásticas por diseño. Este tipo de versatilidad en el diseño podría permitir algún día la creación de nuevas técnicas para crear órganos artificiales o administrar medicamentos.
El artículo también demuestra que los materiales elásticos de PEG imprimibles en 3D son biológicamente inocuos. Según Huang, los investigadores cultivaron células junto a los materiales para asegurarse de que podían convivir y eran compatibles. Esta es una buena noticia para su posible uso en materiales que irían dentro del cuerpo, como andamios para un órgano.
Aplicaciones futuras
En una aplicación futura, también podría ser posible combinar el PEG con otros materiales para crear materiales imprimibles en 3D con diferentes composiciones químicas, lo que abriría la puerta a muchos usos posibles.
Por ejemplo, en comparación con los materiales existentes para electrolitos poliméricos en estado sólido, los nuevos materiales muestran una mayor conductividad eléctrica y una capacidad de estiramiento mucho mayor a temperatura ambiente.
"Esta propiedad convierte al nuevo material en un prometedor electrolito de estado sólido de alto rendimiento para tecnologías de baterías avanzadas", afirma Cai. "Nuestro equipo sigue explorando posibles extensiones de la investigación en tecnologías de baterías de estado sólido".
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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