De órgãos artificiais a baterias avançadas: um polímero inovador imprimível em 3D
Anúncios
Um novo tipo de material imprimível em 3D que se dá bem com o sistema imunitário do corpo, criado por uma equipa de investigação da Universidade da Virgínia, poderá conduzir a uma tecnologia médica mais segura para transplantes de órgãos e sistemas de administração de medicamentos. Poderá também melhorar as tecnologias de baterias.
Os polímeros bottlebrush dobráveis de Liheng Cai podem produzir uma variedade de estruturas materiais com diferentes propriedades que poderão permitir aplicações que vão desde os transplantes de órgãos à tecnologia de baterias.
Liheng Cai/Softbiomatter Lab/University of Virginia
A descoberta é objeto de um novo artigo na revista Advanced Materials, baseado no trabalho realizado pelo Soft Biomatter Laboratory da Universidade da Virgínia, liderado por Liheng Cai, professor associado de ciência e engenharia de materiais e engenharia química.
O primeiro autor do artigo é Baiqiang Huang, um estudante de doutoramento da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas.
A sua investigação mostra uma forma de alterar as propriedades do polietilenoglicol para criar redes extensíveis. O PEG, como é conhecido, é um material já utilizado em muitas tecnologias biomédicas, como a engenharia de tecidos, mas a forma como as redes de PEG são atualmente produzidas - criadas em água através da reticulação de polímeros lineares de PEG, sendo a água removida posteriormente - deixa uma estrutura frágil e cristalizada que não pode ser esticada sem perder a sua integridade.
O avanço na elasticidade é uma caraterística importante, porque a elasticidade permitiria a utilização de redes PEG em estruturas maiores ou em estruturas que requerem alguma flexibilidade e movimento, tais como os andaimes necessários um dia para órgãos humanos sintéticos.
A elasticidade está no design dobrável
Para criar esta elasticidade, a equipa baseou-se no trabalho existente do laboratório de Cai, que já tinha desenvolvido uma forma de criar polímeros sintéticos muito fortes. A abordagem seguiu uma página dos métodos utilizados para criar borracha elástica e forte: armazenar o comprimento em estruturas internas a nível molecular.
Estas estruturas internas, designadas por "dobras em forma de escova de garrafa", permitem criar um material que pode ser simultaneamente muito forte e muito elástico. As moléculas poliméricas têm muitas cadeias laterais flexíveis que irradiam de uma espinha dorsal central que pode colapsar como um acordeão - armazenando comprimento extra que pode ser desdobrado.
"O nosso grupo descobriu este polímero e utilizou esta arquitetura para mostrar que todos os materiais fabricados desta forma são muito extensíveis". disse Cai.
Para criar o novo material descrito em Advanced Materials, Huang aplicou o conceito de polímero dobrável em forma de escova de garrafa ao PEG. Ele expôs a mistura precursora à luz ultravioleta durante alguns segundos, o que iniciou a polimerização para formar uma rede de arquitetura em forma de escova. Isto resultou em hidrogéis à base de PEG, imprimíveis em 3D e altamente extensíveis, e em elastómeros sem solventes.
"Podemos mudar a forma das luzes UV para criar tantas estruturas complicadas", disse Huang, incluindo estruturas que são macias ou rígidas, mas que permanecem elásticas por design. Este tipo de versatilidade na conceção poderá um dia permitir a criação de novas técnicas de criação de órgãos artificiais ou de administração de medicamentos.
O artigo também mostra que os materiais PEG elásticos e imprimíveis em 3D são biologicamente amigáveis. Os investigadores cultivaram células ao lado dos materiais, para se certificarem de que podem viver lado a lado, e foram compatíveis, disse Huang. Esta é uma boa notícia para a sua potencial utilização em materiais que iriam para o interior do corpo, tais como andaimes para um órgão.
Aplicações futuras
Numa aplicação futura, poderá também ser possível combinar PEG com outros materiais para criar materiais imprimíveis em 3D com diferentes composições químicas, abrindo a porta a muitas utilizações possíveis.
Por exemplo, em comparação com os materiais existentes para electrólitos poliméricos de estado sólido, os novos materiais apresentam uma maior condutividade eléctrica e uma elasticidade muito maior à temperatura ambiente.
"Esta propriedade destaca o novo material como um promissor eletrólito de estado sólido de alto desempenho para tecnologias avançadas de baterias", disse Cai. "A nossa equipa continua a explorar potenciais extensões da investigação em tecnologias de baterias de estado sólido."
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Outras notícias do departamento ciência
