Hidrogel autocurativo imita de perto a pele humana

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/03/2025

Amostras do material, que agora precisará ser testado em condições reais visando usos em biomedicina.
[Imagem: Chen Liang et al. - 10.1038/s41563-025-02146-5]

Pele artificial

Um novo hidrogel promete finalmente nos colocar mais próximos de dispor de um material que consiga imitar mais de perto as funcionalidades e características da pele humana.

A pele humana tem qualidades únicas que são muito difíceis de replicar, combinando alta rigidez com flexibilidade e capacidades notáveis de autocura, muitas vezes curando completamente dentro de 24 horas após uma lesão.

Ela também tem semelhanças com os géis, mas os géis artificiais até agora só conseguiram replicar a alta rigidez ou as propriedades de autocura da pele natural, mas não ambas.

Agora, Chen Liang e colegas das universidades de Aalto (Finlândia) e Bayreuth (Alemanha) desenvolveram o primeiro hidrogel com uma estrutura que supera essas limitações, abrindo as portas para aplicações como administração de medicamentos, cicatrização de feridas, sensores de robótica macia e pele artificial.

"Hidrogéis rígidos, fortes e autorregenerativos têm sido um desafio há muito tempo. Descobrimos um mecanismo para fortalecer os hidrogéis convencionalmente macios. Isso pode revolucionar o desenvolvimento de novos materiais com propriedades bioinspiradas," disse o professor Hang Zhang, coordenador da equipe.

Estrutura do hidrogel que imita as propriedades da pele humana.
[Imagem: Chen Liang et al. - 10.1038/s41563-025-02146-5]

Entrelaçamento de materiais

A solução se baseou em pegar os hidrogéis, que são tipicamente macios e esponjosos, e então adicionar a eles nanofolhas de argila específicas excepcionalmente grandes e ultrafinas. Uma lâmpada UV faz o restante. "A radiação UV da lâmpada faz com que as moléculas individuais se liguem, de modo que tudo se torna um sólido elástico - um gel," explicou Liang.

O resultado é uma estrutura altamente ordenada, com polímeros densamente emaranhados entre as nanofolhas de cerâmica, não apenas melhorando as propriedades mecânicas do hidrogel, mas também permitindo que o material se autorrepare, juntando-se novamente após ser cortado.

Assim, o segredo do material está não apenas no arranjo organizado das nanofolhas, mas também nos polímeros entrelaçados entre elas - e em um processo tão simples quanto assar uma massa.

"O entrelaçamento significa que as finas camadas de polímero começam a se enrolar umas nas outras como pequenos fios de lã, mas em uma ordem aleatória," explicou o professor Zhang. "Quando os polímeros estão completamente entrelaçados, eles são indistinguíveis uns dos outros. Eles são muito dinâmicos e móveis no nível molecular, e quando você os corta, eles começam a se entrelaçar novamente."

Nesta demonstração, o hidrogel foi cortado e então montado por autocura em uma estrutura de anel de Mobius.
[Imagem: Margot Lepetit/Aalto University]

Testes e desenvolvimentos

Quatro horas após ser cortado com uma faca, o material já está 80 ou 90 por cento autocurado. Após 24 horas, ele fica completamente reparado. Além disso, um hidrogel de um milímetro de espessura contém 10.000 camadas de nanofolhas, o que torna o material tão rígido quanto a pele humana, e lhe dá um grau comparável de elasticidade e flexibilidade.

"Este trabalho é um exemplo emocionante de como os materiais biológicos nos inspiram a procurar novas combinações de propriedades para materiais sintéticos. Imagine robôs com peles robustas e autocurativas ou tecidos sintéticos que se reparam autonomamente," disse Olli Ikkala, membro da equipe.

Mas a equipe reconhece que ainda há um caminho a percorrer antes que o material possa ser usado em aplicações no mundo real, incluindo estudos de biocompatibilidade e durabilidade.

Mais tópicos