Los implantes médicos imitan la suavidad del tejido humano al mezclar líquidos como el aceite con polímeros de silicona largos para crear un gel blando y húmedo. Si bien los implantes han mejorado drásticamente a lo largo de los años, todavía existe la posibilidad de que el líquido se filtre, lo que puede ser doloroso.y a veces peligroso.
Ahora, dirigido por David A. Weitz, profesor de física y física aplicada de Mallinckrodt en Harvard, John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences SEAS y miembro asociado de la facultad en el Instituto Wyss de ingeniería biológica en Harvard, un equipode físicos y químicos de polímeros ha desarrollado una forma de crear un caucho de silicona seco ultra suave. Este nuevo caucho presenta una suavidad sintonizable para combinar con una variedad de tejidos biológicos, abriendo nuevas oportunidades en investigación e ingeniería biomédica.
El material aparece en la portada de la revista Materiales avanzados .
"Los elastómeros convencionales son intrínsecamente rígidos debido a cómo se fabrican", dijo el autor principal Li-Heng Cai, becario postdoctoral en SEAS. "Los hilos de la red son muy largos y están enredados, de forma similar a un montón de luces navideñas, enque los cables están enredados y forman nudos. Estos enredos fijos establecen un límite inferior intrínseco para la suavidad de los elastómeros convencionales ".
Para fabricar un elastómero blando, el equipo necesitaba eliminar los enredos desde el principio desarrollando un nuevo tipo de polímero que fuera más gordo y menos propenso a enredarse que los polímeros lineales. Los polímeros, conocidos como cepillos para botellas, se sintetizan fácilmente mediante la mezclatres tipos de polímeros de silicona lineales disponibles comercialmente.
"Típicamente, la fabricación de tales moléculas de cepillo de botella requiere síntesis química compleja", dijo el coautor Thomas E. Kodger, Ph.D. '2015, ahora becario postdoctoral en la Universidad de Amsterdam ". Pero encontramos una estrategia muy simplediseñando cuidadosamente la química. Este sistema crea elastómeros blandos tan fácilmente como los kits de silicona que se venden comercialmente ".
La suavidad de los elastómeros se puede controlar con precisión ajustando la cantidad de polímeros reticulados para imitar todo, desde el tejido cerebral blando y las células relativamente rígidas.
"Si no hay enlaces cruzados, todas las moléculas del cepillo de botella son móviles y el material fluirá como un líquido viscoso como la miel", dijo Cai. "Agregar enlaces cruzados conecta las moléculas del cepillo de botella y solidifica el líquido, aumentando la rigidez del material".
Además de controlar la suavidad, el equipo también encontró una manera de controlar independientemente el comportamiento líquido del elastómero.
"Para suavizar el elastómero convencional, uno necesita hincharlo en un líquido", dijo el coautor Michael Rubinstein, John P. Barker, distinguido profesor de química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill ". Pero ahora podemos ajustar ellongitud de polímeros 'peludos' en las moléculas del cepillo de botella para ajustar el comportamiento similar al líquido de los elastómeros blandos, sin hincharse, lo que nos permite hacer que estos elastómeros sean excepcionalmente no adhesivos pero ultra suaves ".
Estas cualidades hacen que el material no solo sea ideal para dispositivos médicos, como implantes, sino también para productos comerciales como cosméticos.
"El control independiente sobre la suavidad y el comportamiento líquido de los elastómeros blandos también nos permitirá responder preguntas fundamentales en la investigación biomédica", dijo Weitz. "Por ejemplo, la diferenciación de células madre no solo depende de la suavidad de los materiales concon los que están en contacto, pero los hallazgos recientes sugieren que también se ve afectado por el aspecto líquido de los materiales. Este descubrimiento proporcionará materiales completamente nuevos para estudiar el comportamiento celular en sustratos blandos ".
"La combinación excepcional de suavidad y adhesividad insignificante ampliará en gran medida la aplicación de elastómeros a base de silicio tanto en la industria como en la investigación", dijo Weitz.
Además de su papel en la facultad de SEAS, Weitz es el director del Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales de Harvard, codirector de la Iniciativa de Investigación Avanzada de BASF, miembro del Instituto Kavli de Ciencia y Tecnología Bionano, y unMiembro asociado de la facultad en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada.
Además de Cai, Kodger, Weitz y Rubinstein, los coautores incluyeron a Rodrigo E. Guerra, Ph.D. '2015, ahora becario postdoctoral en la Universidad de Nueva York; y Adrian F. Pegoraro, becario postdoctoral en SEAS.
Esta investigación fue apoyada en parte por la National Science Foundation DMR-1310266 y el Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales de Harvard DMR-1420570.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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