Arriba a la izquierda:estructura molecular de un plastómero sintetizado en este trabajo; derecha:estructura supramolecular formada por el ensamblaje de plastómeros idénticos. Abajo - izquierda:curvas de tensión-deformación para plastómeros ("M300-2" y "M300-3") que imitan el comportamiento mecánico de muestras de piel de cerdo ("porcino", en sección transversal o longitudinal); derecha:imagen que muestra el color iridiscente de los plastómeros. Los bordes son menos azules porque reciben la luz en un ángulo diferente. Crédito:© D.A. Ivanov y S.S. Sheiko
Los tejidos biológicos tienen propiedades mecánicas complejas:suaves pero fuertes, resistentes pero flexibles, que son difíciles de reproducir con materiales sintéticos. Un equipo internacional ha logrado producir un material sintético biocompatible que replica la mecánica del tejido y altera el color cuando cambia de forma. como piel de camaleón. Estos resultados, al que investigadores del CNRS, Université de Haute-Alsace y ESRF, el sincrotrón europeo, han contribuido con colegas en los EE. UU. (Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Universidad de Akron), se publican el 30 de marzo, 2018 en Ciencias . Prometen nuevos materiales para dispositivos biomédicos.
Para producir un implante médico, necesitamos seleccionar materiales con propiedades mecánicas similares a las de los tejidos biológicos, para mitigar la inflamación o la necrosis. Varios tejidos, incluida la piel, la pared intestinal, y músculo cardíaco, tienen la característica de ser suaves pero rígidos cuando se estiran. Hasta ahora, ha sido imposible reproducir este comportamiento con materiales sintéticos.
Los investigadores han intentado lograr esto con un copolímero tribloque único. Han sintetizado un elastómero físicamente reticulado compuesto por un bloque central sobre el que se injertan cadenas laterales (como un cepillo de botella) y con bloques terminales lineales en cada extremo (Ver figura). Los investigadores han descubierto que al seleccionar cuidadosamente los parámetros estructurales del polímero, el material siguió la misma curva de deformación que un tejido biológico, en este caso piel de cerdo. También es biocompatible, ya que no requiere aditivos, p.ej. solvente, y permanece estable en presencia de fluidos biológicos.
Otra propiedad del material apareció durante los experimentos:cambia de color al deformarse. Como han demostrado los científicos, este es un fenómeno puramente físico causado por la dispersión de la luz de la estructura del polímero. Los experimentos de microscopía de fuerza atómica y difracción de rayos X han demostrado que los bloques terminales de estos polímeros se ensamblan en esferas nanométricas distribuidas en una matriz de polímero-cepillo. La luz interfiere con esta estructura separada por microfases para producir color de acuerdo con la distancia entre las esferas; así que cuando se estira el material, cambia de color. Es el mismo mecanismo que explica cómo los camaleones cambian de color.
Por lo tanto, los investigadores han logrado codificar un polímero sintético único con propiedades mecánicas (flexibilidad, perfil de deformación) y propiedades ópticas. Esto nunca antes se había logrado. Ajustando la longitud o densidad de las distintas cadenas laterales del cepillo, estas propiedades se pueden modular. Este descubrimiento podría dar lugar a implantes médicos o prótesis más personalizadas (implantes vasculares, implantes intraoculares, reemplazo de discos intervertebrales), y también a materiales con perfiles de deformación completamente nuevos, y aplicaciones que aún no se han imaginado.
