Crean material auto reparable que imita la regeneración de la piel humana

Un equipo de investigadores de la University of Illinois en Urbana-Champaign (UIUC ha conseguido desarrollar un material polimérico (formado por macromoléculas) que puede auto repararse sin ayuda externa y repetidamente.

Este logro tecnológico abre un nuevo camino hacia la fabricación de implantes médicos auto reparables, materiales con la misma capacidad para aviones y naves espaciales e incluso recubrimientos plásticos que se regeneren solos.

Según afirma la UIUC en un comunicado, el novedoso material imita la regeneración de la piel humana, y va incorporado a una serie de redes tridimensionales que emulan los sistemas circulatorios biológicos.

Cuando la piel se corta, aumenta el flujo de sangre hacia la herida, lo que provoca la curación de ésta, explica una de las científicos autoras del invento, la profesora de dicha universidad Nancy Sottos.

El nuevo material funciona de manera parecida, puesto que tiene una naturaleza vascular (es decir, que posee vasos similares a los sanguíneos), que le permite reducir los daños producidos en cualquiera de sus partes siempre que se desee.

Imitando la circulación orgánica

El material contiene un agente diminuto de “curación” encapsulado y un catalizador distribuido por todo el sistema. Cuando se rompe, las microcápsulas con dicho agente se abren, liberándolo para que reaccione con el catalizador para reparar los daños.

Para evitar que este agente se acabe cuando se rompe la misma parte del sistema varias veces, se creó un modelo similar al del sistema circulatorio orgánico, que ha permitido que haya un suministro continuo de agente reparador de manera indefinida.

Para crear el material auto reparable, los investigadores comenzaron construyendo una plataforma siguiendo un proceso robótico de ensamblaje molecular denominado “direct-write assembly” (o ensamblaje de escritura directa”, en el que se utiliza una tinta polimérica concentrada y distribuida como un filamento continuo, para fabricar estructuras tridimensionales, capa a capa.

Una vez fabricada la plataforma, se rodea con un pegamento de resina. Tras el tratamiento, la resina se calienta y la tinta –que se ha licuado- se extrae, dejando un sustrato con una red de microcanales entrelazados. En un último paso, los investigadores depositaron un frágil recubrimiento polimérico de resina sobre dicho sustrato, y rellenaron la red con un agente reparador líquido.

Pruebas exitosas

En las pruebas realizadas, el recubrimiento y el sustrato se doblaron hasta que se rompió el recubrimiento. Esta rotura se propagó hasta llegar a uno de los “capilares” rellenados con el fluido reparador, situado en la interconexión entre el sustrato y dicho recubrimiento.

Entonces, el agente reparador viajó desde el capilar hacia la rotura, donde interactuó con las partículas catalíticas. Siempre que haya una rotura, el agente reparador actuará de la misma forma, garantizando la reparación del material en cualquiera de sus partes.

Hasta ahora, los científicos han conseguido reparar así los daños del recubrimiento de resina (similares a lo que serían pequeños cortes en la piel), pero esperan extender el mecanismo de auto reparación a otros sustratos más profundos del material.

Nuevo logro en auto reparaciones

Tal y como explica la revista techreview, éste no es el primer caso de material auto reparable producido por los científicos.

El mismo equipo de investigadores de la UIUC hizo pública hace seis años la consecución de un material auto reparable con otras características, y otros grupos de científicos han conseguido crear diversas versiones de materiales poliméricos que se arreglan solos cuando con la ayuda de presión o calor.

En Tendencias21 publicamos recientemente un artículo sobre la fabricación, por parte de ingenieros de la universidad de Illinois, de láminas metálicas compuestas por gránulos nanométricos de diversos tamaños que se arreglan “solas”, volviendo a su forma original tras haber sido dobladas con la aplicación de calor, por ejemplo.

Sin embargo, ésta es la primera vez que se consigue un material auto reparable que no necesita intervención externa. Las pruebas demostraron que las roturas se arreglaban solas en un intervalo de tiempo de 10 horas una vez hubieron entrado en contacto el catalizador y el agente reparador.

Según declaraciones de Sotos para techreview, este mismo diseño podría usarse con otras combinaciones de resina y catalizadores para la formación de polímeros diferentes, lo que permitiría diversas aplicaciones, como las anteriormente mencionadas. La revista Nature Materials también se ha hecho eco del descubrimiento.