p Os cientistas de materiais da UCLA e seus colegas desenvolveram um novo método para fazer biomateriais sintéticos que imitam a estrutura interna, elasticidade, força e durabilidade dos tendões e outros tecidos biológicos. p Os pesquisadores desenvolveram um processo duplo para aumentar a resistência dos hidrogéis existentes que poderiam ser usados ​​para criar tendões artificiais, ligamentos, cartilagens que são 10 vezes mais resistentes que os tecidos naturais. Embora os hidrogéis contenham principalmente água com pouco teor de sólidos (cerca de 10% de polímero), eles são mais duráveis ​​do que Kevlar e borracha, que são ambos 100% polímeros. Este tipo de avanço nunca foi alcançado em polímeros carregados de água até este estudo, que foi publicado recentemente em Natureza . Os novos hidrogéis também podem fornecer revestimento para dispositivos médicos implantados ou vestíveis para melhorar seu ajuste, conforto e desempenho a longo prazo.

p "Este trabalho mostra um caminho muito promissor em direção a biomateriais artificiais que estão no mesmo nível, se não mais forte do que, tecidos biológicos naturais, "disse o líder do estudo Ximin He, professor assistente de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia da UCLA Samueli.

p Os hidrogéis são uma ampla classe de materiais com estruturas internas feitas de polímeros ou géis entrecruzados. Eles são promissores para uso como tecidos de reposição, quer para fechar feridas temporariamente, quer como solução a longo prazo ou mesmo permanente. Além disso, os géis podem ter aplicações para robôs leves e eletrônicos vestíveis.

p Contudo, Os hidrogéis atuais não são fortes ou duráveis ​​o suficiente para imitar ou substituir 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 para fazer hidrogéis.

p Primeiro, os pesquisadores usaram um método chamado "fundição por congelamento", um processo de solidificação que resulta em polímeros porosos e concentrados, semelhante a uma esponja. Segundo, eles usaram um tratamento de "salting-out" para agregar e cristalizar cadeias de polímero em fibrilas fortes. Os novos hidrogéis resultantes têm uma série de estruturas de conexão em várias escalas diferentes - desde níveis moleculares até alguns milímetros. A hierarquia dessas estruturas múltiplas, semelhante ao de contrapartes biológicas, permite que o material seja mais resistente e flexível.

p Conforme demonstrado pela equipe, este método versátil é altamente personalizável e pode replicar vários tecidos moles do corpo humano.

p Os pesquisadores usaram álcool polivinílico, um material já aprovado pela Food and Drug Administration dos EUA, para fazer seu protótipo de hidrogel. Eles testaram sua durabilidade, não vendo sinais de deterioração após 30, 000 ciclos de testes de alongamento. Sob a luz, o novo hidrogel produziu um brilho intenso, semelhantes aos tendões reais, confirmando as estruturas micro / nano que se formaram no gel.

p Além de aplicações biomédicas, o avanço pode ter potencial para máquinas cirúrgicas ou bioeletrônica que operam inúmeros ciclos, e impressão 3-D de configuração anteriormente inatingível, graças à flexibilidade do hidrogel. Na verdade, a equipe demonstrou que essas arquiteturas de hidrogel impressas em 3D podem se transformar em outras formas dependendo das mudanças de temperatura, acidez ou umidade. Atuando como músculos artificiais, eles são muito mais resistentes e podem exercer grande força.