Los científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur y la Universidad Carnegie Mellon CMU han encontrado una manera de dirigir el crecimiento del hidrogel, una sustancia similar a la gelatina, para imitar la estructura y formas de tejidos de plantas o animales.
Los hallazgos del equipo, publicados en Actas de la Academia Nacional de Ciencias hoy, sugiera nuevas aplicaciones en áreas como la ingeniería de tejidos y la robótica blanda donde se usa comúnmente el hidrogel. El equipo también ha presentado una patente en CMU y NTU.
En la naturaleza, los tejidos vegetales o animales se forman a medida que se agrega nueva biomasa a las estructuras existentes. Su forma es el resultado de diferentes partes de esos tejidos que crecen a diferentes velocidades.
Imitando este comportamiento de los tejidos biológicos en la naturaleza, el equipo de investigación formado por los científicos de CMU Changjin Huang, David Quinn, K. Jimmy Hsia y el profesor designado por NTU, el profesor Subra Suresh, demostró que a través de la manipulación de la concentración de oxígeno, uno puede modelar y controlar eltasa de crecimiento de hidrogeles para crear las formas 3D complejas deseadas.
El equipo descubrió que las concentraciones de oxígeno más altas ralentizan la reticulación de los productos químicos en el hidrogel, inhibiendo el crecimiento en esa área específica.
Las restricciones mecánicas como el alambre blando o el sustrato de vidrio que se une químicamente con el gel, también se pueden usar para manipular el autoensamblaje y la formación de hidrogeles en estructuras complejas.
Tales estructuras de órganos complejos son esenciales para realizar funciones corporales especializadas. Por ejemplo, el intestino delgado de los humanos está cubierto con pliegues microscópicos conocidos como vellosidades, que aumentan la superficie del intestino para una absorción más eficiente de los nutrientes de los alimentos.
La nueva técnica difiere de los métodos anteriores que crean estructuras 3D al sumar / imprimir o restar capas de materiales. Sin embargo, esta técnica se basa en la polimerización continua de monómeros dentro del hidrogel poroso, similar al proceso de agrandamiento y proliferación de células vivasen tejidos orgánicos. La mayoría de los sistemas vivos adoptan un modelo de crecimiento continuo, por lo que la nueva técnica que imita este enfoque será potencialmente una herramienta poderosa para que los investigadores estudien los fenómenos de crecimiento en los sistemas vivos.
"Un mayor control del crecimiento y el autoensamblaje de hidrogeles en estructuras complejas ofrece una gama de posibilidades en los campos de la medicina y la robótica. Un campo que se beneficiará es la ingeniería de tejidos, donde el objetivo es reemplazar los tejidos biológicos dañados, comoen reparaciones de rodilla o en la creación de hígados artificiales ", dijo el profesor Subra Suresh, quien asumirá el cargo de presidente de la NTU el 1 de enero de 2018.
Los hidrogeles controlados por crecimiento y estructura controlada también son útiles en el estudio y desarrollo de electrónica flexible y robótica blanda, ya que proporcionan una mayor flexibilidad en comparación con los robots convencionales e imitan la forma en que los organismos vivos se mueven y reaccionan a su entorno.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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