Estados Unidos. Investigadores de la Universidad de Brown han demostrado una forma de utilizar el óxido de grafeno (GO) para agregar algo de espina dorsal a los materiales de hidrogel hechos de alginato, un material natural derivado de las algas marinas que se usa actualmente en una variedad de aplicaciones biomédicas.
En un artículo publicado en la revista Carbon, los investigadores describen un método de impresión en 3D para crear estructuras de alginato-GO intrincadas y duraderas que son mucho más rígidas y más resistentes a las fracturas que el alginato solo.
"Un factor limitante en el uso de hidrogeles de alginato es que son muy frágiles: tienden a desmoronarse bajo carga mecánica o en soluciones con bajo contenido de sal", dijo Thomas Valentin, Ph.D. estudiante de la Escuela de Ingeniería de Brown que dirigió el trabajo. "Lo que mostramos es que al incluir nano-hojas de óxido de grafeno, podemos hacer que estas estructuras sean mucho más robustas".
La investigación muestra que el material también puede volverse más rígido o más suave en respuesta a diferentes tratamientos químicos, lo que significa que podría usarse para hacer materiales "inteligentes" que puedan reaccionar a su entorno en tiempo real. Además, el alginato-GO conserva la capacidad del alginato para repeler los aceites, lo que le da al nuevo material potencial como un resistente recubrimiento antiincrustante.
El método de impresión 3D utilizado para hacer los materiales se conoce como estereolitografía. La técnica utiliza un láser ultravioleta controlado por un sistema de diseño asistido por computadora para rastrear patrones a través de la superficie de una solución de polímero fotoactivo. La luz hace que los polímeros se unan entre sí, formando estructuras 3D sólidas de la solución. El proceso de rastreo se repite hasta que se construye un objeto completo capa por capa de abajo hacia arriba. En este caso, la solución de polímero se fabricó utilizando alginato de sodio mezclado con láminas de óxido de grafeno, un material a base de carbono que forma nano-hojas de un átomo de espesor que son más resistentes libra por libra que el acero.
Una ventaja de la técnica es que los polímeros de alginato de sodio se unen a través de enlaces iónicos. Los enlaces son lo suficientemente fuertes para mantener el material unido, pero pueden romperse con ciertos tratamientos químicos. Eso le da al material la capacidad de responder dinámicamente a estímulos externos. Anteriormente, los investigadores de Brown demostraron que este "entrecruzamiento iónico" se puede usar para crear materiales de alginato que se degradan en la demanda y se disuelven rápidamente cuando se tratan con un químico que elimina los iones de la estructura interna del material.
Para este nuevo estudio, los investigadores querían ver cómo el óxido de grafeno podría cambiar las propiedades mecánicas de las estructuras de alginato. Demostraron que el alginato-GO se podía hacer el doble de rígido que el alginato solo, y mucho más resistente a las fallas a través del agrietamiento.
Fuente: Universidad de Brown.
