As habilidades naturais dos tecidos da lula e a criatividade dos químicos se combinam para levar a pesquisa de hidrogel a novas direções.
Pesquisadores da Universidade de Hokkaido, no Japão, combinaram tecidos naturais de lula com polímeros sintéticos para desenvolver um hidrogel forte e versátil que imita muitas das propriedades únicas dos tecidos biológicos. Os hidrogéis são redes de polímeros contendo grandes quantidades de água e estão sendo explorados para muitos usos, incluindo próteses médicas, componentes robóticos macios e novos sistemas de sensores.
A equipe de Hokkaido relata sua contribuição para esta área de pesquisa em rápido movimento na revista Materiais da NPG Asia.
Os tecidos biológicos naturais exibem propriedades únicas essenciais para suas funções, que os pesquisadores buscam replicar em hidrogéis. Os músculos, por exemplo, além de força e flexibilidade, possuem propriedades físicas que variam em diferentes direções e são construídos a partir de uma hierarquia de estruturas trabalhando em conjunto. Ossos e vasos sanguíneos também exibem essas características, conhecidas como anisotropia hierárquica.
Ao contrário dos tecidos naturais que os pesquisadores desejam imitar, a maioria dos hidrogéis sintéticos tem propriedades uniformes em todas as direções e são estruturalmente fracos.
“Ao combinar as propriedades dos tecidos derivados da lula com polímeros sintéticos, demonstramos uma estratégia híbrida que serve como um método geral para preparar hidrogéis com anisotropia hierárquica útil e também resistência”, diz o cientista de polímeros Tasuku Nakajima, da equipe da Universidade de Hokkaido.
O processo de fabricação começa com o manto de lula congelado comercialmente disponível – a principal parte externa de uma lula. Em lulas vivas, o manto se expande para levar água para dentro do corpo e então se contrai fortemente para lançar água para fora como um jato. Essa capacidade depende dos músculos anisotrópicos do tecido conjuntivo da lula. Os pesquisadores aproveitaram os arranjos moleculares dentro desse sistema natural para construir seu gel de bio-imitação.
O tratamento químico e térmico de fatias finas do tecido de lula descongelado misturado com moléculas de polímero de poliacrilamida iniciou a formação do hidrogel híbrido reticulado. Tem o que é conhecido como uma estrutura de rede dupla, com a rede de polímero sintético embutida e ligada dentro da rede de fibra muscular mais natural derivada do manto de lula.
“O gel DN que sintetizamos é muito mais forte e elástico do que o manto natural da lula”, explica o professor Jian Ping Gong, que liderou a equipe. “A estrutura composta exclusiva também torna o material impressionantemente resistente à fratura, quatro vezes mais resistente que o material original.”
O atual trabalho de prova de conceito deve ser apenas o começo para explorar muitos outros hidrogéis híbridos que poderiam explorar as propriedades únicas de outros sistemas naturais. As águas-vivas já foram usadas como fonte de material para hidrogéis de rede única mais simples, portanto, são uma próxima escolha óbvia para explorar opções híbridas de rede dupla.
“Aplicações possíveis incluem tecidos fibrosos artificiais de suporte de carga, como ligamentos e tendões artificiais, para uso médico”, diz Gong. O trabalho adicional da equipe explorará a biocompatibilidade dos géis e investigará opções para fazer uma variedade de géis adequados para diferentes usos.
Com informações de Science Daily.