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Crean un material similar al músculo que se contrae ante la luz

Crean un material similar al músculo que se contrae ante la luz

Los “músculos artificiales” implantados podrían algún día flexionarse y relajarse en respuesta a la luz que ilumina la piel. En estudios piloto, los científicos han desarrollado un nuevo material que se expande y contrae con la iluminación.

Presentado en la Reunión y Exposición Nacional Primavera 2019 de la American Chemical Society (ACS), un grupo de científicos han desarrollado un polímero que podría servir para crear músculos artificiales que se contraigan o expandan ante el estímulo de la luz. 

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Los materiales que responden a los estímulos se han aplicado en muchas industrias diferentes hasta la fecha. Por ejemplo, algunos de ellos cambian de color y se utilizan como recubrimientos de parabrisas para proteger a los conductores del sol. También se han formado materiales en recipientes que responden a los cambios en las concentraciones de nutrientes y alimentan cultivos agrícolas según sea.

El equipo de investigación perteneciente a la Universidad de Washington en St. Louis (WUSTL) están ejecutando su nuevo polímero cuyo propósito podría facilitar el desarrollo de un músculo artificial.

Los científicos sintetizaron cadenas de polímeros con viológenos. Cuando una luz LED azul brillaba sobre las moléculas, estas formaron pliegues con la ayuda de los conocidos catalizadores de fotorrespiración que pueden transferir electrones a los viologenos. Luego, los investigadores incorporaron los polímeros en un hidrogel 3-D flexible y soluble en agua.

Cuando el equipo iluminó el gel, el efecto de acordeón que se produjo dentro de la molécula tiró del gel sobre sí mismo, provocando que el material se replegase hasta que su tamaño se quedase en una décima parte de su tamaño original. Cuando la luz se apagó, el material se expandió. A medida que el hidrogel incluido en el polímero cambió de forma, también cambió de color.

“La belleza de nuestro sistema es que podemos tomar un poco de nuestro polímero, llamado poliviológico, y colocarlo en cualquier tipo de red 3D, convirtiéndolo en un material sensible al estímulo”, dice Barnes, responsable del estudio. Menos del uno por ciento del peso del hidrogel necesita contener poliviologen para obtener una respuesta. Por lo tanto, el polímero no impone un efecto significativo sobre las otras propiedades del material en el que está contenido.

Para averiguar si el material podría funcionar, el grupo unió el gel a una tira de cinta eléctrica con un trozo de cable al final. Suspendieron un pequeño peso del cable y colgaron el hidrogel frente a una luz azul. El gel levantó el peso, que era aproximadamente 30 veces la masa del poliviólogo incorporado, y después de cinco horas, aumentó varios centímetros.

El grupo ahora ha hecho otros ajustes, entre otros puntos que los geles sean más fuertes, más rápidos y más elásticos. Por otra parte también se han desarrollado polímeros que responden a múltiples estímulos a la vez, así como geles que responden a la luz en diferentes longitudes de onda. Los materiales que responden a la luz roja o infrarroja cercana, capaz de penetrar en el tejido humano, podrían usarse en aplicaciones biomédicas, como dispositivos de administración de fármacos o, eventualmente, como músculos artificiales.

Barnes dice que su grupo solo ha comenzado a probar los límites de estos nuevos materiales. Actualmente, el equipo está estudiando las propiedades de autocuración de los hidrogeles incorporados en el poliviógeno, y están explorando la posibilidad de imprimir en 3D los polímeros en diferentes tipos de materiales.

Fuente | Phys.org

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Sobre el autor

Andrea Núñez-Torrón Stock

Licenciada en Periodismo y creadora de la revista Literaturbia. Entusiasta del cine, la tecnología, el arte y la literatura.