Los investigadores de NC State están convirtiendo los subproductos de la madera en hidrogeles sensoriales que pueden reaccionar a diferentes estímulos y, a través de métodos de fabricación avanzados, se convierten en sostenibles, materiales inteligentes biodegradables que se pueden utilizar en la agricultura, asistencia sanitaria e incluso medicina veterinaria.

"El futuro es más sostenible, y nanotecnología, nanomateriales y biomateriales, esos son parte de ese futuro, "dijo Lokendra Pal, profesor asociado de biomateriales forestales en la Facultad de Recursos Naturales.

Los hidrogeles son porosos, materiales poliméricos que contienen hasta un 90 por ciento de agua. Porque son pesados ​​en agua, son permeables a nivel molecular, lo que significa que pueden alterarse mediante modificaciones químicas y mecánicas para cambiar física y químicamente cuando se encuentran con ciertos estímulos, como la temperatura, presión y humedad. Estos cambios pueden ser monitoreados por transductores eléctricos o mecánicos o simplemente por la vista.

Investigadores del Departamento de Biomateriales Forestales han convertido en nanomateriales de carboximetilcelulosa y celulosa, que están disponibles en abundancia a partir de árboles y residuos agrícolas, en hidrogeles biodegradables mediante el uso de fabricación avanzada. La innovación es una solución sostenible a una serie de grandes problemas. Llevar, por ejemplo, inseguridad alimentaria, que está influenciado por plagas, enfermedades de las plantas y cambio climático.

"Estamos buscando una agricultura verde, "Pal dijo." Algunas plantas responden a diferentes longitudes de onda de luz, por lo que el material se puede utilizar en invernaderos u otros lugares adecuados. Las longitudes de onda se pueden dirigir para que las plantas crezcan más rápido. Agricultura, especialmente en las regiones más pobladas del mundo, sufrirán tensiones indebidas en las plantas inducidas por el cambio climático. Estos materiales pueden proporcionar un microambiente para lidiar con él ".

Y a medida que la población mundial envejece, existe una necesidad creciente de asistencia asistida, herramientas de diagnóstico y dispositivos sensoriales. El material incluso se puede utilizar en lentes de contacto, encontrando la fricción de los ojos, requisitos de oxígeno y comodidad.

"Podemos ajustar las propiedades de los materiales, como la tasa de transmisión de oxígeno, y pueden personalizarse para las necesidades de las personas y fabricarse bajo demanda con una impresora 3D, "Pal dijo." No hay una talla única para todos ".

Los hidrogeles son tan personalizables que Pal y sus colegas están explorando la creación de una lente similar para los animales. Mientras participaba en el programa del Cuerpo de Innovación de la National Science Foundation, se dieron cuenta de que los animales que se recuperan de lesiones oculares o cirugías podrían beneficiarse de un vendaje sensorial de tipo gel.

"Los humanos pueden decirte si tienen problemas con los ojos, "Pal dijo." Debido a que estos hidrogeles tienen un mecanismo de detección, un disparador puede hacer que cambie de color o tenga otra reacción. Los animales no pueden hablarte pero con estos puedes ver lo que está pasando ".

El objetivo ahora es colaborar con la Facultad de Medicina Veterinaria de NC State para realizar más investigaciones y pruebas. Mientras ese proceso está en curso, podría pasar un año hasta que el equipo lleve al mercado hidrogeles sensoriales para la agricultura, estudia la protección de cultivos y la agricultura ecológica. Ese proceso, también, es muy colaborativo, tal como lo es el Colegio de Recursos Naturales.

"Si miras nuestra universidad, una de nuestras mayores fortalezas son nuestros diferentes departamentos, "Pal dijo." La silvicultura puede diseñar y plantar semillas genéticamente y biotecnológicamente para árboles y bosques de crecimiento más rápido y libres de enfermedades. Nuestro departamento los toma y trabaja a través de un procesamiento químico más ecológico y fabricación avanzada para transformarlos en varios bioproductos, bioquímicos y bioenergía. Parques La Gestión de la Recreación y el Turismo analiza todos los aspectos humanos. Juntos podemos comenzar a cultivar árboles a través de la gestión forestal sostenible y crear futuros materiales biológicos que beneficien a la sociedad y al medio ambiente en general ".