Os tecidos biológicos têm propriedades mecânicas complexas - macios, mas fortes, resistente, mas flexível - que são difíceis de reproduzir usando materiais sintéticos. Uma equipe internacional conseguiu produzir um material sintético biocompatível que replica a mecânica do tecido e altera a cor quando muda de forma, como pele de camaleão. Esses resultados, a que pesquisadores do CNRS, Université de Haute-Alsace e ESRF, o Síncrotron Europeu, contribuíram com colegas nos EUA (Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, Universidade de Akron), são publicados em 30 de março, 2018 em Ciência . Eles prometem novos materiais para dispositivos biomédicos.

Para produzir um implante médico, precisamos selecionar materiais com propriedades mecânicas semelhantes às dos tecidos biológicos, de modo a atenuar a inflamação ou necrose. Uma série de tecidos, incluindo a pele, a parede intestinal, e músculo cardíaco, têm a característica de serem macios, mas enrijecem quando são esticados. Até agora, tem sido impossível reproduzir esse comportamento com materiais sintéticos.

Os pesquisadores tentaram conseguir isso com um copolímero tribloco exclusivo. Eles sintetizaram um elastômero fisicamente reticulado composto de um bloco central no qual as cadeias laterais são enxertadas (como uma escova de garrafa) e com blocos terminais lineares em cada extremidade (veja a figura). Os pesquisadores descobriram que, ao selecionar cuidadosamente os parâmetros estruturais do polímero, o material seguiu a mesma curva de tensão de um tecido biológico, neste caso, pele de porco. Também é biocompatível, uma vez que não requer aditivos, por exemplo. solvente, e permanece estável na presença de fluidos biológicos.

Outra propriedade do material apareceu durante os experimentos - ele muda de cor com a deformação. Como os cientistas mostraram, este é um fenômeno puramente físico causado pela dispersão da luz da estrutura do polímero. Experimentos de microscopia de força atômica e difração de raios-X mostraram que os blocos terminais desses polímeros se agrupam em esferas nanométricas distribuídas em uma matriz escova-polímero. A luz interfere nessa estrutura separada por microfases para produzir cor de acordo com a distância entre as esferas; então, quando o material é esticado, ele muda de cor. É o mesmo mecanismo que explica como os camaleões mudam de cor.

Os pesquisadores, portanto, conseguiram codificar um polímero sintético exclusivo com ambas as propriedades mecânicas (flexibilidade, perfil de deformação) e propriedades ópticas. Isso nunca foi alcançado anteriormente. Ao ajustar o comprimento ou densidade das várias cadeias laterais da escova, essas propriedades podem ser moduladas. Esta descoberta pode levar a implantes médicos ou próteses mais personalizadas (implantes vasculares, implantes intraoculares, substituição de discos intervertebrais), e também para materiais com perfis de deformação completamente novos, e aplicações que ainda não foram imaginadas.