I gel stampabili in 3D con proprietà migliorate e altamente controllate possono essere creati unendo reti di dimensioni micro e nanometriche degli stessi materiali sfruttati dalle alghe, secondo una nuova ricerca della North Carolina State University. I risultati potrebbero avere applicazioni nei materiali biomedici, si pensi agli scaffold biologici per la crescita delle cellule, e nella robotica morbida.

Descritto nel diario Comunicazioni sulla natura , i risultati mostrano che questi gel a base d'acqua, chiamati idrogel omocompositi, sono sia forti che flessibili. Sono composti da alginati, composti chimici presenti nelle alghe e nelle alghe che sono comunemente usati come agenti addensanti e nelle medicazioni delle ferite.

L'unione di reti di dimensioni diverse dello stesso alginato elimina la fragilità che a volte può verificarsi quando materiali diversi vengono fusi insieme in un idrogel, dice Orlin Velev, S. Frank e Doris Culberson Distinguished Professor di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State e corrispondente autore dell'articolo.

"I materiali a base d'acqua possono essere morbidi e fragili, " ha detto. "Ma 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 modellazione attraverso una stampante 3D per la produzione su richiesta".

"Stiamo rinforzando un materiale idrogel con lo stesso materiale, il che è notevole perché utilizza un solo materiale per migliorare le proprietà meccaniche complessive, " disse Lilian Hsiao, un assistente professore di ingegneria chimica e molecolare presso la NC State e coautore del documento. "Gli alginati sono usati nelle medicazioni delle ferite, quindi questo materiale potrebbe essere potenzialmente utilizzato come benda rinforzata stampata in 3D o come cerotto per la guarigione delle ferite o la somministrazione di farmaci".

"Questi tipi di materiali hanno il potenziale per essere più utili nei prodotti medici, nei prodotti alimentari come addensante, o nella robotica morbida, " ha detto Austin Williams, uno dei primi coautori dell'articolo e uno studente laureato nel laboratorio di Velev.

Il lavoro futuro tenterà di mettere a punto questo metodo di fusione di materiali omocompositi per far progredire la stampa 3D per applicazioni biomediche o materiali per iniezione biomedici, ha detto Velev.

"Questa tecnica può avere usi con altri tipi di gel, come quelli utilizzati nei rivestimenti o nei prodotti di consumo, " disse Hsiao.