"Las raíces de loto pueden romperse, pero la fibra permanece unida ", un antiguo dicho chino que refleja la estructura única y las propiedades mecánicas de la fibra de loto. Las excepcionales propiedades mecánicas de las fibras de loto se pueden atribuir a su estructura en espiral única, que proporciona un modelo atractivo para el diseño biomimético de fibras artificiales.

En un nuevo estudio publicado en Nano letras , Un equipo dirigido por el Prof. Yu Shuhong de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) informó una fibra de hidrogel de celulosa bacteriana (BC) bioinspirada de estructura espiral mimética de fibra de loto con alto contenido de fuerza, alta tenacidad, excelente biocompatibilidad, buena capacidad de estiramiento, y alta disipación de energía.

A diferencia del hidrogel a base de polímero, La fibra de hidrogel biomimético (BHF) de nuevo diseño se basa en el hidrogel BC con redes de nanofibras de celulosa tridimensionales producidas por bacterias. Las nanofibras de celulosa proporcionan la red de enlace de hidrógeno reversible que da como resultado propiedades mecánicas únicas.

Los investigadores aplicaron una fuerza tangencial constante al hidrogel BC pretratado a lo largo de la dirección de la sección transversal. Luego, los dos lados del hidrogel fueron sometidos a fuerzas tangenciales opuestas, y se produjo una deformación plástica local.

Los enlaces de hidrógeno en la red 3-D de nanofibras de celulosa se rompieron por la fuerza tangencial, haciendo que la tira de hidrogel se retuerza en espiral y la red se deslice y se deforme. Cuando se eliminó la fuerza tangencial, los enlaces de hidrógeno formados entre las nanofibras, y se arregló la estructura en espiral de la fibra.

Beneficiado de la estructura en espiral mimética de fibra de loto, la tenacidad de BHF puede alcanzar ～ 116,3 MJ m ^-3 , que es más de nueve veces mayor que los de la fibra de hidrogel BC sin espiral. Además, una vez que se estira el BHF, es casi no resistente.

Combinando excelentes propiedades mecánicas con una excelente biocompatibilidad derivada de BC, BHF es una fibra de hidrogel prometedora para material biomédico, especialmente para sutura quirúrgica, un material biomédico estructural de uso común para la reparación de heridas.

En comparación con la sutura quirúrgica comercial con un módulo más alto, el BHF tiene un módulo y una resistencia similares a los de los tejidos blandos, como la piel. La sobresaliente capacidad de estiramiento y disipación de energía de BHF le permite absorber energía de la deformación del tejido alrededor de una herida y proteger eficazmente la herida de la rotura. lo que hace que BHF sea una sutura quirúrgica ideal.

Y lo que es más, la estructura porosa de BHF también le permite adsorber pequeñas moléculas funcionales, como antibióticos o compuestos antiinflamatorios, y liberarlos de forma sostenible en las heridas. Con un diseño adecuado, BHF sería una plataforma poderosa para muchas aplicaciones médicas.