GLI SCIENZIATI SVILUPPANO UN NUOVO IDROGEL AD ALTA RESISTENZA A BASE DI ALGHE PER LA STAMPA 3D
Un team di ricercatori della North Carolina State University ha sviluppato una nuova classe di idrogel ad alte prestazioni a base di alghe per la stampa 3D.
Soprannominato l’idrogel omocomposito auto-rinforzato (HHG), il materiale estrudibile viene creato integrando insieme reti di dimensioni diverse di alginati identici. Il risultato è un idrogel rinforzato con se stesso, tranne che ora le sue proprietà meccaniche sono state potenziate con maggiore resistenza e flessibilità.
“Stiamo rinforzando un materiale idrogel con lo stesso materiale, il che è notevole perché utilizza un solo materiale per migliorare le proprietà meccaniche complessive”, spiega Lilian Hsiao, assistente professore di ingegneria chimica e molecolare e coautore del documento.
Gli scienziati ritengono che il loro nuovo materiale di stampa 3D potrebbe avere importanti implicazioni per l’ingegneria biomedica, con applicazioni come scaffold di bioprinting, medicazioni per ferite e persino robotica morbida.
Gli idrogel a base d’acqua sono ottimi per la loro biocompatibilità e bassa tossicità, consentendo ai ricercatori di intrappolare molecole biologiche per esperimenti di ingegneria dei farmaci e dei tessuti. Sfortunatamente, tendono ad essere molto morbidi o molto fragili, il che significa che semplicemente non offrono la robustezza richiesta per un uso diffuso in applicazioni dinamiche come prodotti alimentari ed elettronica flessibile.
Tuttavia, ci sono modi per migliorare l’elasticità degli idrogel. L’approccio più comune consiste nell’utilizzare rinforzi in fibra, che possono aiutare con il controllo della rigidità incoraggiando l’attività e la risposta cellulare. Lo svantaggio di questo è che i riempitivi realizzati con un materiale diverso dalla matrice di gel possono provocare interfacce stressate, che possono causare crepe nel materiale.
Adottando un diverso approccio alla progettazione dei materiali, il team della Carolina del Nord ha optato per un omocomposito o un composito monomateriale. Unendo insieme reti dello stesso composto di alginato, sono stati in grado di eliminare la fragilità associata a diversi rinforzi di materiale.
Orlin Velev, coautore dello studio, spiega: “Questi materiali omocompositi – particelle di alginato fibrillare morbido all’interno di un mezzo di alginato – sono in realtà due idrogel in uno: uno è un idrogel particellare e uno è un idrogel molecolare. fusi insieme producono un materiale gelatinoso che è migliore della somma delle sue parti e le cui proprietà possono essere regolate con precisione per la modellatura attraverso una stampante 3D per la produzione su richiesta”.
Gli alginati utilizzati nell’idrogel sono derivati da alghe e alghe e sono comunemente usati nelle medicazioni per ferite grazie alle loro qualità curative. Pertanto, il team ritiene che il materiale sarebbe un’eccellente benda ad alta resistenza o un cerotto per la somministrazione di farmaci stampato in 3D. Altre potenziali applicazioni dell’omocomposito includono prodotti alimentari personalizzati e pinze per dispositivi robotici morbidi.
Per quanto riguarda il lavoro futuro, il team della Carolina del Nord intende mettere a punto il proprio processo di sviluppo dei materiali e migliorare la fusione delle reti di idrogel. La tecnica verrà eventualmente utilizzata anche con altri tipi di idrogel, aprendo la strada ad applicazioni in prodotti di consumo e rivestimenti funzionali.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Idrogel omocompositi stampabili con reti molecolari-colloidali sinergicamente rinforzate “. È co-autore di Lilian Hsiao, Orlin Velev et al.
