Os cientistas de materiais da UCLA e seus colegas desenvolveram um novo manãtodo para fazer biomateriais sintanãticos que imitam a estrutura interna, elasticidade, resistência e durabilidade dos tendaµes e outros tecidos biola³gicos.

Os pesquisadores desenvolveram um processo duplo para aumentar a força dos hidroganãis existentes que poderiam ser usados ​​para criar tendaµes, ligamentos e cartilagens artificiais que são 10 vezes mais resistentes que os tecidos naturais. Embora os hidroganãis contenham principalmente águacom pouco conteaºdo sãolido (cerca de 10% de pola­mero), eles são mais dura¡veis ​​do que o Kevlar e a borracha, que são 100% polímeros. Esse tipo de descoberta nunca foi alcana§ada em polímeros carregados de águaatéeste estudo, que foi publicado recentemente na Nature . Os novos hidroganãis também podem fornecer revestimento para dispositivos médicos implantados ou vesta­veis para melhorar seu ajuste, conforto e desempenho a longo prazo.

"Este trabalho mostra um caminho muito promissor em direção aos biomateriais artificiais que estãono mesmo na­vel, senão mais fortes do que os tecidos biola³gicos naturais ", disse o lider do estudo Ximin He, professor assistente de ciência dos materiais e engenharia da Escola de Engenharia da UCLA Samueli.

Os hidroganãis são uma ampla classe de materiais com estruturas internas feitas de polímeros ou ganãis entrecruzados. Eles se mostram promissores para uso como tecidos de reposição, seja para fechar feridas temporariamente ou como uma solução de longo prazo ou mesmo permanente. Além disso, os ganãis podem ter aplicações para robôs leves e eletra´nicos vesta­veis.

No entanto, os hidroganãis atuais não são fortes ou dura¡veis ​​o suficiente para imitar ou substituir os tecidos que precisam se mover e flexionar repetidamente enquanto carregam peso. Para resolver esses problemas, a equipe liderada pela UCLA empregou uma combinação de abordagens de engenharia molecular e estrutural que não eram utilizadas anteriormente em conjunto para fazer hidroganãis.

Primeiro, os pesquisadores usaram um manãtodo chamado "fundição por congelamento" - um processo de solidificação que resulta em polímeros porosos e concentrados, semelhantes a uma esponja. Em segundo lugar, eles usaram um tratamento de "salting-out" para agregar e cristalizar cadeias de pola­mero em fibrilas fortes. Os novos hidroganãis resultantes tem uma sanãrie de estruturas de conexão em várias escalas diferentes - desde na­veis moleculares atéalguns mila­metros. A hierarquia dessas estruturas maºltiplas, semelhante a  das contrapartes biológicas, permite que o material seja mais resistente e flexa­vel.

 

Conforme demonstrado pela equipe, este manãtodo versa¡til éaltamente personaliza¡vel e pode replicar vários tecidos moles do corpo humano .

Os pesquisadores usaram a¡lcool polivina­lico, um material já aprovado pela Food and Drug Administration dos EUA, para fazer seu prota³tipo de hidrogel. Eles testaram sua durabilidade, não vendo sinais de deterioração após 30.000 ciclos de teste de alongamento. Sob a luz, o novo hidrogel produziu um brilho intenso, semelhante a tendaµes reais, confirmando as micro / nanoestruturas que se formaram no gel.

Além das aplicações biomédicas , o avanço pode ter potencial para ma¡quinas cirúrgicas ou bioeletra´nicas que operam inúmeros ciclos e impressão 3D de configuração antes inatinga­vel, graças a  flexibilidade do hidrogel . Na verdade, a equipe demonstrou que essas arquiteturas de hidrogel impressas em 3D podem se transformar em outras formas, dependendo dasmudanças de temperatura, acidez ou umidade. Atuando como maºsculos artificiais, eles são muito mais resistentes e podem exercer grande força.