Hidrogel autocurativo replica com precisão a pele humana

A pele humana é única por sua combinação de rigidez, flexibilidade e uma notável capacidade de autocura, frequentemente se recuperando completamente em até 24 horas após uma lesão.

Embora os géis artificiais compartilhem algumas semelhanças com a pele, até agora, eles conseguiam replicar apenas uma de suas características – ou a rigidez, ou a capacidade de autocura – mas não ambas. Agora, com o trabalho de Chen Liang e sua equipe, foi possível criar o primeiro hidrogel que une essas duas propriedades, abrindo caminho para inovações em áreas como administração de medicamentos, cicatrização de feridas, sensores de robótica macia e até mesmo pele artificial.

“Hidrogéis fortes, rígidos e autorregenerativos sempre foram um grande desafio. Encontramos um mecanismo para fortalecer os hidrogéis, normalmente macios. Isso pode transformar o desenvolvimento de novos materiais inspirados pela biologia”, afirmou o professor Hang Zhang, coordenador da pesquisa.

A solução proposta envolve a modificação de hidrogéis, que são geralmente macios e esponjosos, com a adição de nanofolhas de argila específicas, extremamente finas e grandes. O processo é finalizado com a exposição a radiação UV, que promove a ligação das moléculas, transformando o material em um gel elástico. “A radiação UV faz com que as moléculas se conectem, criando um sólido elástico”, explicou Liang.

O resultado dessa técnica é uma estrutura altamente organizada, onde os polímeros estão fortemente entrelaçados entre as nanofolhas de cerâmica. Isso não apenas melhora as propriedades mecânicas do hidrogel, mas também confere ao material a capacidade de se autorreparar, unindo-se novamente após ser cortado.

O segredo do material está no arranjo meticuloso das nanofolhas e no entrelaçamento dos polímeros, que ocorre em um processo simples, mas eficiente, similar ao de amassar uma massa. “O entrelaçamento faz com que as finas camadas de polímero se enrosquem umas nas outras como fios de lã, mas de maneira aleatória”, explicou o professor Zhang. “Quando os polímeros estão completamente entrelaçados, tornam-se indistinguíveis e extremamente dinâmicos no nível molecular, permitindo que se reconectem quando cortados.”

Testes e Avanços

Após ser cortado com uma faca, o material se autocura rapidamente, alcançando 80 a 90% de recuperação em apenas quatro horas, e ficando completamente reparado após 24 horas. Além disso, um hidrogel de apenas um milímetro de espessura é composto por 10.000 camadas de nanofolhas, o que confere ao material uma rigidez comparável à da pele humana, além de elasticidade e flexibilidade semelhantes.

“Este trabalho exemplifica de maneira empolgante como os materiais biológicos nos inspiram a explorar novas combinações de propriedades para materiais sintéticos. Imagine robôs com peles robustas e autocurativas ou tecidos sintéticos que se reparam de forma autônoma”, afirmou Olli Ikkala, integrante da equipe.

No entanto, a equipe ressalta que ainda há desafios a serem superados antes que o material possa ser utilizado em aplicações práticas, como a realização de testes de biocompatibilidade e durabilidade.

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