Hidrogel reforzado con fibra es más fuerte que el acero

Un estudio describe nuevos compuestos suaves reforzados con fibra (FRSC) que podrían ser utilizados para la fabricación de ligamentos y tendones biocompatibles.

 

Bajo desarrollo, en la Universidad de Hokkaido (Japón), los FRSC se fabrican combinando hidrogeles de poliamfolitos (PA) y tejidos de fibra de vidrio dentro de una sola fibra que mide alrededor de 10 μm de diámetro. La fusión de los hidrogeles, que contienen altos niveles de agua, y la tela de fibra de vidrio resistente, crea materiales flexibles que exhiben excelentes propiedades de tracción. Cuando se utilizan solos, los FRSC son 25 veces más resistentes que la tela de fibra de vidrio por sí sola y 100 veces más resistentes que los hidrogeles solos, en términos de la energía requerida para destruirlos.

 

Se cree que el efecto sinérgico es el resultado de los enlaces iónicos dinámicos creados entre la fibra y los hidrogeles y dentro de los propios hidrogeles, a medida que aumenta la dureza de la fibra en relación con la de los hidrogeles. En consecuencia, los hidrogeles recién desarrollados son cinco veces más resistentes que el acero al carbono. Los investigadores han comenzado a colaborar con diferentes empresas con el fin de desarrollar FRSC para nuevos productos en el campo de los cartílagos artificiales. El estudio fue publicado en la edición de marzo de 2017 de la revista Advanced Functional Materials.

 

“Los hidrogeles reforzados con fibra, con un nivel de agua del cuarenta por ciento, son respetuosos con el medio ambiente. El material tiene múltiples aplicaciones potenciales debido a su fiabilidad, durabilidad y flexibilidad”, dijo el profesor principal, Jian Ping Gong, PhD. “Podría ser utilizado para producir ligamentos artificiales y tendones, que están sujetos a fuertes tensiones de carga. Los principios para crear la dureza del presente estudio también se pueden aplicar a otros componentes blandos, como el caucho."

 

Los hidrogeles son materiales poliméricos capaces de contener grandes cantidades de agua (hasta 80% para los geles amorfos, 90% para los geles de láminas) en sus redes tridimensionales (3D). Los hidrogeles son capaces de absorber agua debido a los grupos funcionales hidrofílicos unidos a la cadena principal polimérica, mientras que su resistencia a la disolución se produce a partir de los enlaces cruzados entre cadenas de red. Muchos materiales, tanto naturales como sintéticos, encajan en la definición de hidrogeles.