Los investigadores han desarrollado hidrogeles rígidos y reciclables que se pueden descomponer en sus componentes básicos y remodelar si es necesario.

Los hidrogeles han encontrado amplios usos en materiales, biomedicina e ingeniería de tejidos. Compuestos por redes entrelazadas de polímeros que absorben agua, los hidrogeles les han dado a los científicos el poder de tratar enfermedades, construir robots flexibles e incluso purificar el agua, entre muchos otros usos. Sin embargo, al igual que otros materiales a base de polímeros, los hidrogeles no son reciclables, no siempre se descomponen con facilidad y, en algunos casos, permanecen en el medio ambiente después de su eliminación, lo que contribuye a un importante problema global de contaminación plástica.

Los polímeros reciclables se están volviendo cada vez más importantes para reducir el impacto ambiental de los desechos de plástico e hidrogel, dicen investigadores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Dirigido por la profesora Esther Amstad, este equipo publicó recientemente un estudio en Pequeña en el que informan sobre un hidrogel impreso en 3D reciclable que podría cambiar las reglas del juego para los estudios exploratorios que requieren estos materiales.

«Reciclar materiales impresos en 3D es importante porque estos materiales están predestinados para la creación de prototipos, donde normalmente tienen una vida útil limitada», dijo Amstad. «Para reducir los desechos, creo que es importante reciclar los materiales impresos en 3D».

Una desventaja de los hidrogeles no es solo la contribución a los desechos plásticos, sino también su naturaleza blanda, lo que los hace difíciles de moldear en formas 3D estables, lo que limita su aplicación fuera de la biomedicina. Para sortear este desafío, Amstad y su equipo fabricaron un hidrogel rígido, granular y de doble red compuesto por micropartículas de poli(ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico) que se pueden descomponer en sus componentes básicos y reutilizar como la tinta de impresión 3D necesaria. .

Los hidrogeles granulares de doble red no son una tecnología nueva; sin embargo, en ejemplos previos informados en la literatura, estos hidrogeles permanecen blandos porque el enlace entre polímeros y partículas dentro de la red de hidrogel permanece débil y flexible. El equipo de Amstad creó una alternativa en la que las micropartículas están fuertemente unidas por enlaces covalentes reversibles que forman una red de filtración. «El hidrogel granular de red dual resultante exhibe la rigidez más alta reportada para hidrogeles impresos en 3D», dijo Amstad.

Creación rápida de prototipos de hidrogeles granulares de doble red demostrada en la fabricación de una llave inglesa degradable

Las micropartículas utilizadas en el estudio tienen otra ventaja: «Estos materiales consisten en partículas con un diámetro del tamaño de un cabello humano», explica Amstad. “Se pueden envasar herméticamente y son ideales para la impresión 3D [because when] empujados a través de una boquilla, se vuelven líquidos. Una vez que salen del troquel, se solidifican y retienen la forma impresa o extruida en 3D”.

Después de la impresión, la estructura del hidrogel se estabiliza mediante una reacción de polimerización para formar una red reticulada. El resultado es un hidrogel duro y rígido, que luego puede descomponerse disolviéndolo en una solución de tris(2-carboxietil)fosfina (TCEP), rompiendo los enlaces covalentes. Luego, los componentes se pueden reutilizar para crear una nueva tinta, lo que hace que este proceso sea económico y sostenible, escriben los autores en su artículo.

El equipo pudo demostrar la utilidad de su tecnología imprimiendo en 3D una cara, un bote (imagen principal del artículo) y una llave inglesa que se podía usar, disolver y recrear para adaptarse mejor a su tarea. Una vez más, este enfoque no se limita a los componentes de hidrogel descritos en el estudio. «Creo que uno de los puntos fuertes de nuestro artículo es que el método es universalmente aplicable», dijo Amstad.

Este trabajo demuestra la capacidad de combinar fuertes propiedades mecánicas con reciclabilidad. El equipo espera que su hidrogel reciclable sirva como fuente de inspiración para crear hidrogeles impresos en 3D sostenibles de próxima generación y tal vez incluso más sustitutos plásticos sostenibles.

Referencia: Alvaro Charlet, et al., Reciclado de hidrogeles granulares de doble red imprimibles en 3D con soporte de carga, pequeño (2022). DOI: 10.1002/pequeño.202107128

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí