"As raízes de lótus podem quebrar, mas a fibra permanece unida "- um antigo ditado chinês que reflete a estrutura única e as propriedades mecânicas da fibra de lótus. As excelentes propriedades mecânicas das fibras de lótus podem ser atribuídas à sua estrutura espiral única, que fornece um modelo atraente para design biomimético de fibras artificiais.

Em um novo estudo publicado em Nano Letras , uma equipe liderada pelo Prof. Yu Shuhong da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) relatou uma bio-inspirada fibra de lótus-mimética estrutura espiral celulose bacteriana (BC) fibra de hidrogel com alta força, alta tenacidade, excelente biocompatibilidade, boa extensibilidade, e alta dissipação de energia.

Ao contrário do hidrogel à base de polímero, a recém-projetada fibra de hidrogel biomimética (BHF) é baseada no hidrogel BC com redes de nanofibras de celulose 3-D produzidas por bactérias. As nanofibras de celulose fornecem a rede reversível de ligações de hidrogênio que resulta em propriedades mecânicas exclusivas.

Os pesquisadores aplicaram uma força tangencial constante ao hidrogel BC pré-tratado ao longo da direção da seção transversal. Então, os dois lados do hidrogel foram submetidos a forças tangenciais opostas, e ocorreu deformação plástica local.

As ligações de hidrogênio na rede 3-D de nanofibras de celulose foram quebradas pela força tangencial, fazendo com que a tira de hidrogel se torça em espiral e a rede deslize e se deforme. Quando a força tangencial foi removida, as ligações de hidrogênio reformadas entre as nanofibras, e a estrutura em espiral da fibra foi fixada.

Beneficiou-se da estrutura em espiral mimética de fibra de lótus, a dureza do BHF pode chegar a ～ 116,3 MJ m ^-3 , que é mais de nove vezes maior do que aqueles da fibra de hidrogel BC não espiralizada. Além do mais, uma vez que o BHF é alongado, é quase não resiliente.

Combinando excelentes propriedades mecânicas com excelente biocompatibilidade derivada de BC, BHF é uma fibra de hidrogel promissora para material biomédico, especialmente para sutura cirúrgica, um material biomédico estrutural comumente usado para reparo de feridas.

Em comparação com a sutura cirúrgica comercial com módulo mais alto, o BHF tem módulo e resistência semelhantes aos do tecido mole, como pele. A excelente elasticidade e dissipação de energia do BHF permitem que ele absorva a energia da deformação do tecido ao redor de uma ferida e proteja eficazmente a ferida contra a ruptura, o que torna o BHF uma sutura cirúrgica ideal.

O que mais, a estrutura porosa do BHF também permite que ele adsorva pequenas moléculas funcionais, como antibióticos ou compostos anti-inflamatórios, e liberá-los de forma sustentável nas feridas. Com um design adequado, O BHF seria uma plataforma poderosa para muitas aplicações médicas.