Os micro-reservatórios de vesículas lipídicas na maior parte do hidrogel, como visto por microscopia eletrônica de varredura quando o gel é fraturado em baixas temperaturas para expor uma superfície interna. Crédito:Lin et al., Ciência (2020)
Uma equipe de pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciência em Israel desenvolveu um hidrogel com lubrificação de limite à base de lipídios que é mais escorregadio do que os hidrogéis à base de água. Em seu artigo publicado na revista Ciência , o grupo descreve sua inspiração para o novo tipo de hidrogel e como ele funcionou quando testado. Tannin Schmidt, da Escola de Medicina Dentária do Centro de Saúde da Universidade de Connecticut, publicou um artigo em Perspectiva na mesma edição do jornal, descrevendo o trabalho da equipe nesse novo esforço e sugerindo possíveis usos para ele.
Os hidrogéis são usados em uma ampla variedade de aplicações, incluindo biomédico (incluindo dentário), sensores de engenharia e aplicativos específicos (como um anoscópio, usado para exames anais). Um de seus principais atrativos é sua escorregadia, o que reduz o atrito entre as peças - a redução do atrito reduz o desgaste e o rasgo. E, como observa Schmidt, a maioria dos hidrogéis se torna escorregadia por fluidos que ficam presos em um material de base. Neste novo esforço, os pesquisadores começaram sabendo que o lubrificante produzido pelos animais para evitar o atrito entre as articulações (que fica na cartilagem) é à base de lipídios. Ele permite que a maioria das pessoas viva por várias décadas sem degradação das articulações. Inspirado pelo design da natureza, os pesquisadores procuraram replicar esses lubrificantes e também replicar o mecanismo que mantém o escorregadio no lugar. Em animais, o lubrificante deve ser substituído constantemente, pois perde sua eficácia.
Uma versão expandida de dois dos muitos micro-reservatórios vistos, mostrando os lipossomas aproximadamente esféricos cuja membrana é uma bicamada lipídica. Crédito:Lin et al., Ciência (2020)
O mecanismo projetado pela equipe em Israel envolveu a incorporação de pequenas quantidades de lipídios de fosfatidilcolina em um hidrogel à base de água, onde os lipídios migram sem ajuda para a superfície externa do hidrogel - tornando apenas a superfície mais escorregadia. Os lipídios continuam a migrar para a superfície externa à medida que os da superfície se desgastam ou se perdem, proporcionando assim um lubrificante de longa duração.
Mostra um efeito notável da lubrificação muito eficiente:os discos de hidrogel são comprimidos por uma esfera de aço sob uma carga de 5 kg, que é então esfregado para frente e para trás neles. Quando os lipídios são adicionados ao gel para lubrificá-lo, como na foto à esquerda, então, mesmo depois de uma hora de deslizamento para trás e para a frente, dificilmente há qualquer mudança no gel, porque o atrito é muito baixo. Crédito:Lin et al., Ciência (2020)
Quando os pesquisadores testaram seu hidrogel à base de lipídios contra hidrogéis à base de água, eles descobriram que era 100% mais escorregadio. Isso resultou em menos desgaste em aplicações biomédicas que exigiam atrito reduzido. Eles também descobriram que o hidrogel manteria suas características especiais mesmo depois de seco e reidratado. Schmidt sugere que o novo hidrogel pode ser usado em uma ampla variedade de aplicações médicas e biológicas.
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