Casi tan ligero como el aire, Estos aerogeles de celulosa totalmente naturales se pueden fabricar de forma sostenible, a bajo precio y con todos los materiales naturales. También son biointeractivos para que puedan utilizarse con fines terapéuticos. Crédito:Andrew Marais
Una nueva técnica sostenible y de bajo costo aumentaría las posibilidades de que los hospitales y las clínicas brinden terapias con aerogeles, un material similar a la espuma que ahora se encuentra en aplicaciones de alta tecnología como aislamiento para trajes espaciales y yesos transpirables.
Con la ayuda de un congelador de cocina común, esta nueva forma de aerogel se hizo a partir de ingredientes naturales, incluyendo celulosa vegetal y algas, dice Jowan Rostami, investigador en tecnología de fibra en KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo.
Rostami dice que la baja densidad del aerogel y el área de superficie favorable lo hacen ideal para una amplia gama de usos, incluida la liberación programada de medicamentos y apósitos para heridas.
El avance fue informado en la revista científica, Materiales hoy , por investigadores del Departamento de Tecnología de Fibras y Polímeros de KTH, el Departamento de Ingeniería Mecánica de KTH, el Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg en KTH, y la División de Mecánica de Sólidos de la Universidad de Lund.
La densidad del aerogel podría reducirse a niveles tan bajos como 2 kg por metro cúbico, que su equipo de investigación cree que se encuentra entre las densidades registradas más bajas para materiales similares, ella dice.
"Para darle una idea de lo ligero que es, la densidad del aire es de 1,23 kg por metro cúbico".
Con el fin de demostrar que el material se puede utilizar para la administración controlada de productos terapéuticos. los investigadores unieron proteínas al aerogel a través de un proceso de autoensamblaje a base de agua.
"El aerogel está diseñado para biointeractividad, por lo que se puede utilizar, por ejemplo, para tratar heridas u otros problemas médicos, "Dice Rostami.
Con un volumen de aire de hasta casi el 99,9 por ciento, Los aerogeles son superligeros pero duraderos (el aerogel KTH es casi un 99 por ciento de aire). Se han utilizado en una amplia gama de productos desde mediados del siglo XX, desde el cuidado de la piel hasta la pintura, y numerosos materiales para la construcción de edificios.
Los avances técnicos han permitido los aerogeles de células vegetales, o nanofibrillas de celulosa, que han generado interés para aplicaciones ambientales como la purificación de agua y el aislamiento doméstico. El proceso básico de los aerogeles a base de nanocelulosa implica la dispersión de nanofibrillas en agua, y luego secando la mezcla.
Pero los pasos a lo largo del camino consumen mucho tiempo y energía, en parte porque requieren liofilización o secado de punto crítico con CO 2 gas.
"En su lugar, utilizamos un enfoque sostenible, "Dice Rostami." Es simple pero sofisticado ".
Las fibrillas se mezclan en agua con alginato, un polímero natural en las algas, y luego se agrega carbonato de calcio. En el congelador, el agua se convierte en hielo y comprime estos componentes juntos, haciendo un hidrogel congelado.
El hidrogel congelado se saca del congelador y se coloca en acetona, que no solo elimina el agua y se evapora rápidamente, pero agregando un poco de ácido a la acetona, disuelve las partículas de carbonato de calcio y libera CO 2 —Generando las burbujas que podrían hacer que el material sea más poroso.
La disolución del carbonato de calcio permite otro beneficio:libera iones de calcio que se reticulan con el alginato y los CNF, dando al aerogel estabilidad en húmedo y su capacidad para recuperar su forma después de ser impregnado de líquido.
Rostami dice que esta calidad se suma a la utilidad del aerogel en más aplicaciones, "sin usar costosos, procesos que consumen tiempo y energía, productos químicos tóxicos o química complicada ".
