Una estrategia inspirada en el proceso responsable del crecimiento muscular podría conducir al desarrollo de materiales más fuertes y duraderos.
Los investigadores de la Universidad de Hokkaido han desarrollado una estrategia para fabricar materiales que se vuelven más fuertes en respuesta al estrés mecánico, imitando el crecimiento del músculo esquelético. Sus hallazgos, publicados en la revista ciencia , podría allanar el camino para materiales duraderos que se puedan adaptar y fortalecer según las condiciones del entorno.
La estrategia se inspiró en el proceso que hace que los músculos esqueléticos humanos se fortalezcan. Como resultado del entrenamiento de fuerza en el gimnasio, por ejemplo, las fibras musculares se descomponen, fomentando la formación de nuevas fibras más fuertes. Para que esto suceda, ellos músculos deben recibir aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas, que se unen y forman fibras musculares.
Jian Ping Gong de la Universidad de Hokkaido se especializa en ciencia de polímeros. Su equipo de investigación desarrolló una estrategia que emplea 'hidrogeles de doble red' que emula el proceso de construcción de los músculos esqueléticos.
Los hidrogeles de doble red son un material blando pero resistente formado por aproximadamente 85 por ciento en peso de agua y dos tipos de redes de polímeros: uno rígido y quebradizo, y el otro blando y elástico.
El equipo colocó un hidrogel de doble red dentro de una solución que contiene moléculas, llamadas monómeros, que se pueden unir para formar compuestos más grandes llamados polímeros. Esta solución emula el papel de la sangre circulante que transporta aminoácidos a los músculos esqueléticos.
La aplicación de fuerza de tracción estiramiento al hidrogel hace que se rompan algunas de sus cadenas de polímero rígidas y quebradizas. Esto lleva a la generación de una especie química llamada 'mecanoradicales' en los extremos de las cadenas de polímero rotas. Estos mecanismos mecánicos pueden desencadenarunión del monómero absorbido en el hidrogel desde la solución circundante a una red de polímeros, fortaleciendo el material.
Con estiramientos sucesivos, se produce más descomposición y acumulación, similar a lo que sucede con los músculos esqueléticos sometidos a entrenamiento de fuerza. A través de este proceso, la fuerza y la rigidez del hidrogel mejoraron 1.5 y 23 veces respectivamente, y el peso de los polímeros aumentó en 86El equipo pudo adaptar aún más la respuesta del material a la fuerza mecánica mediante el uso de un monómero específico que alteró la reacción del gel al calor; calentado a altas temperaturas, la superficie del gel se hizo más resistente al agua.
Los investigadores dicen que su trabajo podría ayudar con el desarrollo de materiales de gel de crecimiento propio para aplicaciones como exosuits flexibles para pacientes con lesiones esqueléticas; estos trajes se volverían potencialmente más fuertes y más funcionales cuanto más se usen. El profesor Gong explicó "Dado que muchostipos de geles DN tienen características mecánicas similares, este proceso podría aplicarse a una amplia gama de geles, ampliando la gama de aplicaciones potenciales ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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