Expertos de la Universidad Aalto de Finlandia y la Universidad de Bayreuth de Alemania, han desarrollado un nuevo hidrogel con detalles similares a la piel humana. Esta investigación ofrece una solución innovadora para el tratamiento de personas con lesiones crónicas, personas que usan reemplazos prostéticos y aplicaciones médicas que requieren materiales más resistentes y duraderos.
“Los tejidos biológicos poseen propiedades extraordinarias que no tienen parangón con los materiales sintéticos, como la autorreparación, la adaptación y propiedades mecánicas intrincadamente equilibradas entre rigidez, resistencia y dureza”, escribieron los autores en la investigación, que fue publicada en la revista Nature Materials.
Desarrollo del hidrogel
El material innovador incorpora nanoláminas de arcilla ultrafinas y de gran tamaño a los hidrogeles tradicionales, lo que mejora su resistencia mecánica y le otorga la capacidad de regenerarse tras sufrir daños. Según explicaron los especialistas, esta estructura organizada se forma al integrar las láminas con polímeros, logrando una red densamente entrelazada que imita las propiedades de la piel humana.
En un comunicado, la Universidad de Bayreuth destacó: “Si bien la piel humana combina gran rigidez con flexibilidad y una notable capacidad de autocuración, los geles artificiales solo habían conseguido replicar una de estas propiedades. Ahora, este nuevo hidrogel supera esas limitaciones, permitiendo su aplicación en administración de fármacos, curación de heridas, sensores robóticos y piel artificial”.
El profesor Josef Breu, responsable del diseño de las nanoláminas sintéticas en la Universidad de Bayreuth, explicó que la clave del desarrollo radica en la adición de estas láminas de arcilla ultra delgadas que se hinchan uniformemente con el agua. Para ilustrar el fenómeno, comparó el proceso con separar una pila de papel de impresora a una distancia uniforme de un milímetro, con polímeros densamente distribuidos entre las capas.
El procedimiento de fabricación es sorprendentemente simple. El equipo mezcló un polvo de monómeros con agua que contenía las nanoláminas y posteriormente expuso la mezcla a una lámpara ultravioleta, similar a las utilizadas en los tratamientos de esmalte de uñas en gel. La radiación UV provocó que las moléculas se unieran, transformando la mezcla en un gel elástico con propiedades únicas.
El investigador postdoctoral Chen Liang destacó que el material tiene una notable capacidad de reparación: “Cuatro horas después de un corte, el hidrogel se ha curado en un 80-90%. En 24 horas, suele estar completamente reparado”. Además, un hidrogel de solo un milímetro de grosor puede contener hasta 10.000 capas de nanoláminas, lo que le otorga rigidez, elasticidad y flexibilidad similares a las de la piel humana.
El potencial de este material es vasto. Hang Zhang, de la Universidad Aalto, destacó que el desarrollo de hidrogeles rígidos y autorreparables ha sido un desafío durante años, pero este nuevo mecanismo podría transformar la creación de materiales inspirados en la biología. Por su parte, Olli Ikkala, de la misma universidad, enfatizó la importancia del hallazgo: “Este trabajo muestra cómo la naturaleza nos inspira a desarrollar materiales sintéticos con propiedades innovadoras. Desde robots con pieles autorreparables hasta tejidos sintéticos regenerativos, las posibilidades son enormes”.
Con este avance, la ciencia da un paso más hacia la creación de materiales que imitan y superan las capacidades naturales, abriendo nuevas fronteras en la biomedicina, la robótica y la ingeniería de materiales.
