Um novo tipo de polímero imprimível em 3D, desenvolvido por pesquisadores da Universidade da Virgínia, oferece um avanço significativo na ciência dos materiais biocompatíveis, com aplicações potenciais que vão desde transplantes de órgãos mais seguros até baterias mais eficientes. A elasticidade única e a compatibilidade biológica do material abordam as limitações críticas dos polímeros existentes usados em tecnologias biomédicas e de armazenamento de energia.
O desafio com os polímeros atuais
O polietilenoglicol (PEG), um material comum na engenharia de tecidos e na distribuição de medicamentos, sofre fragilidade quando formado em redes. As redes tradicionais de PEG, criadas através da reticulação em água e posterior secagem, cristalizam, perdendo a sua elasticidade e integridade estrutural. Esta rigidez restringe a sua utilização em estruturas maiores e flexíveis, como órgãos sintéticos ou implantes médicos dinâmicos.
O design da escova dobrável para garrafas
O avanço está na adaptação de um design de “escova dobrável para garrafas”, inspirado na estrutura da borracha resiliente. Esta arquitetura incorpora cadeias laterais longas e flexíveis que irradiam de uma espinha dorsal central, permitindo que o material armazene comprimento internamente como um acordeão. Quando esticadas, estas correntes desdobram-se, conferindo uma elasticidade excepcional sem comprometer a resistência.
Como funciona: alongamento em nível molecular
Pesquisadores, liderados por Liheng Cai, professor associado de ciência e engenharia de materiais na UVA, aplicaram este conceito ao PEG. Ao expor uma mistura precursora à luz ultravioleta, eles iniciaram a polimerização, formando uma rede de arquitetura de escova para garrafas. O material resultante é altamente extensível, imprimível em 3D e mantém sua integridade sob tensão.
Biocompatibilidade e aplicações médicas
O novo material demonstra excelente biocompatibilidade. As culturas celulares juntamente com o polímero não mostraram efeitos adversos, confirmando a sua adequação para aplicações médicas internas, tais como estruturas de órgãos ou sistemas de libertação controlada de medicamentos. Esta compatibilidade é crucial para reduzir a rejeição imunológica e garantir a segurança do implante a longo prazo.
Potencial de armazenamento de energia
Além das aplicações biomédicas, o polímero apresenta propriedades promissoras para tecnologias avançadas de baterias. Comparado aos eletrólitos poliméricos de estado sólido existentes, o novo material apresenta condutividade elétrica e elasticidade superiores à temperatura ambiente. Essa combinação pode levar a baterias mais eficientes, flexíveis e duráveis.
Pesquisa e Desenvolvimento Futuro
Os pesquisadores estão explorando a combinação do polímero com outros materiais para criar compósitos imprimíveis em 3D com composições químicas personalizadas. Isto abre possibilidades para a criação de implantes personalizados, sensores flexíveis ou dispositivos de armazenamento de energia de alto desempenho. A equipe continua investigando a extensão da pesquisa em tecnologias de baterias de estado sólido.
Esta inovação atende a uma necessidade crítica de materiais biocompatíveis e elásticos, abrindo caminho para tecnologias médicas mais seguras e eficazes e soluções avançadas de armazenamento de energia
