La estructura de los geles poliméricos reticulados es muy similar a la de los tejidos blandos, que es una de las razones por las que comprender este material es tan fundamental. según Kelly Schultz, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Lehigh.

Schultz fue parte de una sesión especial de la reunión anual del Instituto Americano de Ingeniería Química (AIChE) en Pittsburgh el mes pasado, donde fue invitada a presentar el trabajo de su laboratorio determinando cómo el aumento de las concentraciones de polímeros en solución cambia la estructura de los geles reticulados. El título de la sesión fue "Futuros de la revista AIChE:Nuevas direcciones en la investigación en ingeniería química".

La charla de Schultz se basó en un artículo que ella contribuyó por invitación a la inauguración "Temas del futuro" de AIChE, diseñado para resaltar el trabajo de los investigadores de carrera temprana. El papel, coautor de su ex Ph.D. estudiante, Matthew Wehrman, y cuatro estudiantes de Lehigh, se denomina "Propiedades reológicas y estructura de los geles de crecimiento escalonados y de cadena concentrados por encima de la concentración de superposición".

"Aumentar la concentración de polímeros les permite interactuar, ", dice Schultz." Estas interacciones pueden cambiar la estructura del material e incluso potencialmente debilitarlo ".

A través de experimentos ella y su equipo descubrieron que la estructura de los geles poliméricos reticulados es independiente de la concentración, hasta que se alcanza un límite, llamado concentración de superposición, que es cuando los polímeros comienzan a interactuar. Después de este límite, la estructura es nuevamente independiente de la concentración.

El descubrimiento central del grupo es que más polímeros no significa necesariamente que el gel sea más elástico o más rígido.

"Esto fue inesperado, ", dice Schultz." Pensamos que habría un cambio gradual en la estructura del andamio, pero en cambio hay un cambio de paso cuando estas interacciones se vuelven lo suficientemente altas ".

La identificación de esta característica podría ser de particular importancia para las aplicaciones industriales, ya que el trabajo del equipo muestra que estas estructuras de gel polimérico reticulado se pueden lograr con una cantidad menor de polímero.

"En otras palabras, "dice Schultz, "puede obtener el resultado que desea con la menor cantidad de material".

El trabajo de Schultz en esto es novedoso debido a la forma en que su equipo analizó los andamios a altas concentraciones de polímeros, o con interacciones poliméricas. La mayoría de los estudios, ella dice, permanezca por debajo de la concentración de superposición para que las interacciones del polímero no compliquen la gelificación.

"Con este trabajo, Los ingenieros químicos pueden comenzar a comprender cómo las interacciones poliméricas cambian la estructura del gel y cómo se puede acceder a estas estructuras en concentraciones de polímero relativamente bajas. "dice Schultz.

El equipo utilizó una técnica llamada microrreología de seguimiento de partículas múltiples (MPT) para medir la gelificación de estos andamios de hidrogel polimérico. Esta técnica utiliza microscopía de video para capturar el movimiento térmico de las partículas de la sonda incrustadas. A partir del movimiento térmico, pueden determinar las propiedades del material. Usando MPT en combinación con una técnica de análisis, superposición de curado en el tiempo, pudieron determinar el tiempo de gelificación y la estructura del material en el punto de gelificación, que es cuando se forma la primera muestra que abarca el clúster de red.