Un nuevo tipo de polímero imprimible en 3D, desarrollado por investigadores de la Universidad de Virginia, ofrece un avance significativo en la ciencia de materiales biocompatibles con aplicaciones potenciales que van desde trasplantes de órganos más seguros hasta baterías más eficientes. La elasticidad única del material y su compatibilidad biológica abordan las limitaciones críticas de los polímeros existentes utilizados en tecnologías biomédicas y de almacenamiento de energía.
El desafío de los polímeros actuales
El polietilenglicol (PEG), un material común en la ingeniería de tejidos y la administración de fármacos, sufre fragilidad cuando se forma en redes. Las redes de PEG tradicionales, creadas mediante reticulación en agua y posterior secado, cristalizan, perdiendo su capacidad de estiramiento e integridad estructural. Esta rigidez restringe su uso en estructuras más grandes y flexibles, como órganos sintéticos o implantes médicos dinámicos.
El diseño del cepillo para botellas plegable
El avance radica en adaptar un diseño de “cepillo de botella plegable”, inspirado en la estructura del caucho resistente. Esta arquitectura incorpora cadenas laterales largas y flexibles que irradian desde una columna central, lo que permite que el material almacene la longitud internamente como un acordeón. Cuando se estiran, estas cadenas se despliegan, otorgando una elasticidad excepcional sin comprometer la resistencia.
Cómo funciona: estiramiento a nivel molecular
Los investigadores, dirigidos por Liheng Cai, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la UVA, aplicaron este concepto al PEG. Al exponer una mezcla precursora a la luz ultravioleta, iniciaron la polimerización, formando una red de arquitectura de cepillo de botella. El material resultante es muy elástico, imprimible en 3D y mantiene su integridad bajo tensión.
Biocompatibilidad y aplicaciones médicas
El nuevo material demuestra una excelente biocompatibilidad. Los cultivos celulares junto con el polímero no mostraron efectos adversos, lo que confirma su idoneidad para aplicaciones médicas internas, como estructuras de órganos o sistemas de liberación controlada de fármacos. Esta compatibilidad es crucial para reducir el rechazo inmunológico y garantizar la seguridad de los implantes a largo plazo.
Potencial de almacenamiento de energía
Más allá de las aplicaciones biomédicas, el polímero exhibe propiedades prometedoras para tecnologías avanzadas de baterías. En comparación con los electrolitos poliméricos de estado sólido existentes, el nuevo material muestra una conductividad eléctrica y una capacidad de estiramiento superiores a temperatura ambiente. Esta combinación podría conducir a baterías más eficientes, flexibles y duraderas.
Investigación y desarrollo futuros
Los investigadores están explorando la combinación del polímero con otros materiales para crear compuestos imprimibles en 3D con composiciones químicas personalizadas. Esto abre posibilidades para crear implantes personalizados, sensores flexibles o dispositivos de almacenamiento de energía de alto rendimiento. El equipo continúa investigando para ampliar la investigación a tecnologías de baterías de estado sólido.
Este avance aborda una necesidad crítica de materiales biocompatibles y estirables, allanando el camino para tecnologías médicas más seguras y efectivas y soluciones avanzadas de almacenamiento de energía.
