p Fiado por aranhas e bichos-da-seda, a seda confundiu os engenheiros humanos que ainda não descobriram como recriar artificialmente este fibra fina. Mas, combinando seda, que é seguro para uso no corpo humano, com compostos sintéticos, uma equipe de pesquisa está se aproximando do desenvolvimento de novos materiais compostos implantáveis ​​com as melhores propriedades de ambos. Aplicações potenciais, que ainda estão a anos de distância, pode incluir estruturas que mantêm o osso no lugar após a cirurgia ou substituições de almofadas de cartilagem no joelho. p Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje no Encontro e Expo Virtual Outono 2020 da American Chemical Society (ACS).

p "A seda tem grande potencial para uso em aplicações biomédicas, "diz Juan Guan, Ph.D., investigador principal do projeto. "A seda é versátil, e o corpo humano tolera muito bem, e pode até degradar e absorvê-lo. "

p Silk tem uma longa história na medicina. Registros de médicos antigos costurando pacientes com fibras tecidas por bichos-da-seda datam de quase 2 anos, 000 anos. E hoje, cirurgiões terminam certas cirurgias, como aqueles no olho, com suturas de seda.

p Ao combinar seda e polímeros sintéticos, Guan e seus colegas da Universidade Beihang estão procurando desenvolver novos materiais versáteis para uso na medicina e, potencialmente, outros campos também. Enquanto outros pesquisadores já desenvolveram materiais compósitos com seda, eles normalmente trabalharam com fibras curtas ou a proteína primária da seda. Guan, Contudo, concentra-se em tecido de seda tecido a partir de um longo, único segmento. Os casulos dos bichos-da-seda podem conter fibras de quase 5, 000 pés de comprimento, e quando usado inteiro em tecido, tal fibra pode distribuir de forma mais eficaz a tensão mecânica do que uma série de os discretos, ela diz. Em seus estudos, A equipe de Guan usa seda do comum, bicho-da-seda domesticado Bombyx mori , além de mais resistente, mais fibras elásticas de espécies selvagens Antheraea pernyi .

p Os pesquisadores combinam este tecido com uma matriz de polímero, frequentemente um epóxi, que é usado em adesivos. Juntos, o tecido e o polímero formam um laminado - semelhante à cobertura de superfície durável encontrada em alguns móveis - que pode então ser cortado nas formas que os pesquisadores precisam.

p Guan e seus colegas dizem que as propriedades desses novos materiais podem torná-los uma combinação melhor para os tecidos do corpo humano do que o que está sendo usado hoje. Por exemplo, eles estão colaborando com médicos ortopédicos para desenvolver estruturas semelhantes a gaiolas que mantêm temporariamente as vértebras no lugar enquanto elas se fundem após a cirurgia, uma tarefa atualmente realizada principalmente com metal. A dureza e rigidez dos compósitos de seda são mais compatíveis com o osso, tornando-os potencialmente mais resistentes e ainda mais confortáveis ​​do que as estruturas de metal, ela diz.

p Existem desafios, Contudo. O interior do corpo humano é úmido, um problema potencial porque a água pode amolecer e enfraquecer a seda. Em novos experimentos, Guan e seus colegas testaram como os materiais compostos de epóxi-seda resistem quando expostos à umidade ou imersos em água. Para uso ao lado do osso, eles devem manter uma certa rigidez. Os experimentos mostraram que, embora esse atributo diminua em condições mais úmidas, os compósitos permaneceram rígidos o suficiente para funcionar como implantes, ela diz.

p Enquanto o epóxi se fixa firmemente à fibra de seda, tem uma grande desvantagem:o corpo não consegue quebrar o epóxi e absorvê-lo, o que significa que não seria adequado para implantes que se dissolvem. Então, Guan recentemente começou a trabalhar com biopolímeros que, como seda, o corpo pode se decompor e absorver. Contudo, esses compósitos têm menos coesão interna do que aqueles que contêm um epóxi. “A questão chave é como tornar a interface entre o biopolímero e o tecido de seda mais robusta, " ela diz.

p The scientists are also looking to supplement silk with other types of fibers. Em um estudo recente, they added carbon fibers into the mix. "The notion of hybridizing silk with other fibers makes it possible to produce a rather nice spectrum of properties that you can optimize for a given application, " says Robert O. Ritchie, Ph.D, an author of the carbon fiber study. Potential uses for these new structural materials, ele diz, could be anywhere:in the human body, or even in tennis rackets or on airplane engines.