Un nuovo idrogel sviluppato presso l’Università di Princeton potrebbe aiutare a curare le ferite

Un idrogel simile a degli spaghetti degli scienziati di Princeton potrebbe trattare le ferite in 3D con delle bioprotesi
I ricercatori della Princeton University hanno sviluppato un idrogel che si forma quando le fibre scivolano l’una contro l’altra mentre vengono forzate attraverso una siringa. Il metodo di cesoia senza sostanze chimiche potrebbe essere utilizzato nel trattamento delle ferite e in altre aree.

A causa delle loro proprietà fisiche, la porosità, il contenuto di acqua e gli idrogel sono una sostanza importante in molte discipline scientifiche. Non ultimo nel campo in rapida crescita della biostampa 3D, in cui gli idrogel vengono utilizzati per mantenere le cellule viventi individualmente non stampabili in una forma solida e stampabile.

Creare un idrogel efficace è difficile, in genere richiede reazioni chimiche e interazioni materiali, ma i ricercatori di Princeton hanno sviluppato un idrogel che non richiede tali sostanze chimiche. Piuttosto, l’idrogel si forma semplicemente attraverso l’effetto di cesoiamento delle fibre che scivolano l’una contro l’altra quando vengono forzate attraverso una siringa.

I ricercatori sono comprensibilmente piuttosto ottimisti per la loro nuova creazione, e pensano che potrebbe essere usato per tappare e curare le ferite, anche aprendo una nuova classe di idrogel iniettabili per la biomedicina e altri campi.

“Studiare il flusso di materia in sospensioni contenenti fibre così altamente flessibili non era mai stato tentato prima”, afferma Antonio Perazzo, autore principale di un documento di ricerca che documenta lo studio. “La ricerca di nuove ricerche ci ha dato questo risultato senza precedenti della gelificazione indotta dal flusso con fibre flessibili.”

La spiegazione scientifica del comportamento del gel morbido ed estensibile è il fenomeno dell’ispessimento a taglio, che fa sì che le fibre si rassodino e gel sotto sforzo. Generalmente, tuttavia, una miscela di fibre e acqua produrrà l’effetto opposto: il diradamento delle cesoie .

Quindi cosa rende l’idrogel addensato invece che sottile? La risposta, dicono gli scienziati, può essere più facilmente compresa guardando i video di YouTube di persone che camminano attraverso piscine piene di amido di mais.

Queste persone non sono divine: stanno semplicemente camminando su una miscela di ingredienti che si traducono in ispessimenti a taglio quando soggetti a stress.

È stato organizzato uno studio dettagliato per vedere come questo tipo di ispessimento a taglio si è verificato con le microfibre in poli (etilenglicole) diacrilato (PEG-DA), una plastica flessibile e biocompatibile che è completamente atossica.

L’effetto dell’ispessimento a taglio, il processo utilizzato per produrre l’idrogel, può essere visto in acqua riempita di amido di mais

Con una lunghezza di 35 micrometri e una lunghezza di circa 12 millimetri, queste fibre ultrafini esistono inizialmente in uno stato libero e libero quando poste in acqua. Tuttavia, quando sono inserite in un reometro con una piastra superiore rotante (facendo pressione sulla miscela facendo roteare le fibre intorno), le fibre si piegano, si incastrano e si aggrovigliano.

Alla fine, la massa di fibre aggrovigliate e simili a spaghetti si separano dall’acqua, sebbene l’acqua rimanga intrappolata al loro interno. Ciò produce una rete in fibra piena d’acqua con proprietà distintamente idrogel. Le proprietà del gel possono anche essere controllate regolando la lunghezza e il diametro delle microfibre.

I ricercatori di Princeton ora intendono perfezionare il processo ottimizzando la gelificazione del materiale mentre attraversa una siringa, oltre a incorporare sostanze utili come antibiotici, nutrienti e biomolecole.

Gli idrogel potrebbero infine essere utilizzati nel trattamento delle ferite e le siringhe potrebbero essere sostituite con dei bioprotettori 3D.

Lo studio “Gelazione indotta dal flusso delle sospensioni in microfibra” è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences . I suoi autori sono Perazzo, Janine K. Nunes, Stefano Guido e Howard A. Stone.

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