Los micro-reservorios de vesículas lipídicas en la mayor parte del hidrogel, como se ve por microscopía electrónica de barrido cuando el gel se fractura a bajas temperaturas para exponer una superficie interna. Crédito:Lin et al., Ciencia (2020)
Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel ha desarrollado un hidrogel lubricado por límites a base de lípidos que es más resbaladizo que los hidrogeles a base de agua. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su inspiración para el nuevo tipo de hidrogel y qué tan bien funcionó cuando se probó. Tannin Schmidt, de la Facultad de Medicina Dental del Centro de Salud de la Universidad de Connecticut, ha publicado un artículo en Perspectiva en el mismo número de la revista que describe el trabajo del equipo en este nuevo esfuerzo y sugiere posibles usos para él.
Los hidrogeles se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluidos los biomédicos (incluidos los dentales), sensores de ingeniería y específicos de la aplicación (como un anoscopio, utilizado para exámenes anales). Uno de sus principales atractivos es su deslizamiento, lo que reduce la fricción entre las piezas; la reducción de la fricción reduce el desgaste. Y como señala Schmidt, la mayoría de los hidrogeles se vuelven resbaladizos por los fluidos que quedan atrapados en un material base. En este nuevo esfuerzo, los investigadores comenzaron con el conocimiento de que el lubricante producido por los animales para evitar la fricción entre las articulaciones (que residen en el cartílago) está basado en lípidos. Permite a la mayoría de las personas vivir durante varias décadas sin degradación de las articulaciones. Inspirado en el diseño de la naturaleza, los investigadores buscaron replicar tales lubricantes y también replicar el mecanismo que mantiene el deslizamiento en su lugar. En los animales el lubricante debe ser reemplazado constantemente ya que pierde su efectividad.
Una versión ampliada de dos de los muchos micro-reservorios vistos, mostrando los liposomas aproximadamente esféricos cuya membrana es una bicapa lipídica. Crédito:Lin et al., Ciencia (2020)
El mecanismo diseñado por el equipo en Israel implicó la incorporación de pequeñas cantidades de lípidos de fosfatidilcolina en un hidrogel a base de agua. donde los lípidos migran sin ayuda a la superficie exterior del hidrogel, haciendo que solo la superficie sea más resbaladiza. Los lípidos continúan migrando a la superficie exterior a medida que los de la superficie se desgastan o se pierden. proporcionando así un lubricante de larga duración.
Muestra un efecto sorprendente de la lubricación muy eficiente:los discos de hidrogel son comprimidos por una esfera de acero bajo una carga de 5 kg, que luego se frota de un lado a otro sobre ellos. Cuando se agregan lípidos al gel para lubricarlo, como en la imagen de la izquierda, luego, incluso después de una hora de deslizamiento de ida y vuelta, apenas hay cambios en el gel porque la fricción es muy baja. Crédito:Lin et al., Ciencia (2020)
Cuando los investigadores probaron su hidrogel a base de lípidos contra hidrogeles a base de agua, encontraron que era mucho más resbaladizo en un 100 por ciento. Eso resultó en un menor desgaste en aplicaciones biomédicas que requerían una menor fricción. También descubrieron que su hidrogel mantendría sus características especiales incluso después de secarse y rehidratarse. Schmidt sugiere que el nuevo hidrogel podría usarse en una amplia variedad de aplicaciones médicas y biológicas.
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