p Imagine se você pudesse prender algo na pele sem precisar de cola. Um biossensor, um relógio, um dispositivo de comunicação, um acessório de moda - as possibilidades são infinitas. Graças a uma descoberta na Binghamton University, Universidade Estadual de Nova York, esse tempo pode estar mais perto do que você pensa. p Professor Associado Guy German e Zachary Lipsky, Ph.D. '21, pesquisa publicada recentemente no jornal Acta Biomaterialia que explora como a pele humana pode controlar a forma como as rachaduras se formam e por que os tensômetros oferecem resultados imprecisos ao medir as propriedades mecânicas dos tecidos biológicos.

p Pelo caminho, Lipsky desenvolveu um método para unir a pele humana a materiais poliméricos semelhantes a borracha sem um adesivo. Originalmente uma maneira de tornar seus experimentos mais fáceis, ele e German entenderam que haviam feito uma descoberta significativa.

p "Zach chegou um dia e disse:'Sim, Eu fiz isso, "Disse o alemão." Eu estava tipo, 'Como diabos você fez isso? Você usou cola? ' Porque precisaríamos levar em consideração as propriedades mecânicas da cola também. E ele disse, 'Não, Eu apenas prendi. ' Olhamos e dissemos:isso já foi feito antes? Nunca foi feito. Portanto, estamos muito felizes nessa frente. "

p Uma divulgação da invenção para a técnica foi arquivada, o que poderia levar a uma patente sobre o que ele chama de "uma técnica muito simples" que poderia revolucionar a biotecnologia.

p "Eu não sabia que íamos acabar lá, mas às vezes é assim que a ciência funciona, "German disse com uma risada.

p O estudo que gerou a descoberta, intitulado "A precisão das medições mecânicas em macroescala é limitada pela heterogeneidade estrutural inerente do estrato córneo humano, "começou com as raízes de German na engenharia mecânica e seu interesse em testar a validade da lei de Hooke na pele humana.

p "Nós pensamos, se usarmos essas técnicas de teste padrão para medir as propriedades mecânicas do tecido, especialmente o tecido da pele, é relatar os valores corretos? ", disse ele." Ninguém realmente validou isso. "

p Desenvolvido pelo físico britânico do século 17, Robert Hooke, a lei afirma que a força necessária para estender ou comprimir uma mola em uma distância é proporcional a essa distância. De forma geral, os pesquisadores podem usar essa lei para medir a rigidez de diferentes materiais, bem como quanta energia custa quebrá-los.

p "Isso me fez pensar que, nos tempos modernos, você pode medir o quão rígidos são os metais e as cerâmicas. Mas e a pele? ", Disse German." Metais ou cerâmicas têm uma composição bastante uniforme, mas a pele e outros tecidos têm uma estrutura complexa e heterogênea com células em microescala conectadas por junções célula-célula. A camada externa da pele também exibe uma complexa rede topográfica de microcanais, que são visíveis se você olhar para as costas da sua mão. "

p Ele e Lipsky ligaram amostras de pele a um pedaço de polidimetilsiloxano (PDMS), um material semelhante a borracha comumente usado em bioengenharia e dispositivos biomédicos. As amostras foram então alongadas. Uma técnica de microscopia de força de tração modificada foi então usada para quantificar as mudanças nas cargas mecânicas transmitidas pela pele sobre o substrato aderente.

p "À medida que a pele se expandia, uma pequena rachadura iria crescer, e podemos medir quanta energia é necessária para crescer em um determinado comprimento, "German disse." Normalmente, para medir o custo de energia de ruptura na engenharia mecânica, você tem duas garras, você puxa e ele se divide. Você mede a força e o deslocamento e quantifica a energia. Mas isso pressupõe que o material é homogêneo - composicionalmente o mesmo em todos os lugares. O que descobrimos foi que as rachaduras na camada externa da pele se propagam em uma maneira muito estranha. "

p As rachaduras se propagam ao longo dos microcanais topográficos. Isso alonga o caminho geral da rachadura, aumentando a energia que custa quebrar o tecido. A descoberta pode ser extrapolada para explicar o comportamento de outros tecidos humanos.

p "Por causa da estrutura heterogênea da pele, também significa que o caminho do crack se torna muito mais aleatório. É por isso que você obtém tanta variabilidade nas medições de tensômetro de macroescala da pele, "Alemão disse, "porque, embora você obtenha a pele exatamente da mesma origem e com a mesma idade, a variabilidade de amostra para amostra é tão alta porque os caminhos das rachaduras se desviam. "