Un equipo de investigadores de la Universidad Aalto y la Universidad de Bayreuth ha logrado un avance significativo en la creación de un hidrogel capaz de auto-repararse, imitando las propiedades de la piel humana. Este desarrollo no solo presenta un gran potencial para aplicaciones en la entrega de medicamentos y la curación de heridas, sino que también abre nuevas posibilidades en el ámbito de la robótica blanda y la creación de piel artificial.
Los hidrogeles son materiales comúnmente encontrados en productos de uso diario, desde cosméticos hasta alimentos. Sin embargo, hasta ahora, los hidrogeles artificiales no habían conseguido combinar la rigidez y la capacidad de auto-reparación que caracterizan a la piel humana. El nuevo hidrogel desarrollado por los investigadores incorpora láminas de arcilla nanoscale de gran tamaño y ultradelgadas, que permiten organizar de manera efectiva los polímeros, mejorando así tanto las propiedades mecánicas como la capacidad de auto-reparación del material.
El proceso de curación por entrelazamiento
La clave de este nuevo material radica en la disposición ordenada de las láminas de arcilla y en los polímeros que se entrelazan entre ellas. Este proceso se asemeja a la elaboración de un gel de uñas, donde una mezcla de monómeros y agua se expone a radiación UV, provocando que las moléculas se unan y formen un sólido elástico. Según el investigador postdoctoral Chen Liang, «el entrelazamiento significa que las delgadas capas de polímeros comienzan a enrollarse entre sí como pequeños hilos de lana, pero de una manera aleatoria». Este entrelazado permite que, tras un corte, el material se reconfigure y se repare de forma notablemente rápida, alcanzando entre un 80 y un 90% de curación a las cuatro horas y logrando la reparación total en un lapso de 24 horas.
El hidrogel, de un milímetro de grosor, presenta 10,000 capas de láminas de arcilla, lo que le confiere una rigidez comparable a la de la piel humana, además de un grado similar de flexibilidad. El profesor Hang Zhang, uno de los investigadores, señala que «los hidrogeles rígidos, fuertes y auto-reparables han sido un desafío durante mucho tiempo. Hemos descubierto un mecanismo para fortalecer los hidrogeles convencionalmente suaves, lo que podría revolucionar el desarrollo de nuevos materiales con propiedades inspiradas en la biología».
Este trabajo no solo representa un avance en la ciencia de materiales, sino que también ilustra cómo los materiales biológicos pueden inspirar combinaciones innovadoras para los materiales sintéticos. El profesor Olli Ikkala agrega que «imaginar robots con pieles robustas y auto-reparables o tejidos sintéticos que se reparen de manera autónoma es una posibilidad emocionante». Aunque aún queda camino por recorrer antes de que estos avances puedan aplicarse en la vida cotidiana, los resultados actuales suponen un cambio de paradigma en el diseño de materiales.
La investigación, publicada en la revista Nature Materials, ha sido liderada por los profesores Olli Ikkala y Josef Breu, quienes han trabajado en la creación y fabricación de las láminas de arcilla sintéticas. Este hito en la ciencia de materiales resalta la importancia de la colaboración interdisciplinaria en la búsqueda de soluciones innovadoras que pueden transformar nuestro mundo.
