Hacia un ‘material de músculo artificial’ más seguro

Ya sea al mover los dedos de los pies o al levantar las bolsas de supermercado, los músculos del cuerpo se expanden y contraen con suavidad. Algunos polímeros pueden hacer lo mismo —actuar como músculos artificiales— pero solo cuando se estimulan con voltajes peligrosamente altos. Ahora, investigadores de ACS Applied Materials & Interfaces informan de una serie de películas finas y elásticas que responden a cargas eléctricas mucho más bajas. Estos materiales representan un paso hacia músculos artificiales que algún día podrían funcionar de forma segura en dispositivos médicos.

Los músculos artificiales podrían convertirse en componentes clave de implantes robóticos blandos móviles y órganos artificiales funcionales. Los elastómeros electroactivos, como los polímeros bottlebrush, son materiales interesantes para este fin porque son blandos al principio, pero se endurecen al estirarlos. Además, pueden cambiar de forma cuando se cargan eléctricamente. Sin embargo, las películas de polímero bottlebrush disponibles actualmente solo se mueven a tensiones superiores a 4000 V, lo que supera el máximo de 50 V que la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE.UU. considera seguro. Reducir el espesor de estas películas a menos de 100 µm podría disminuir las tensiones que se requieren, pero esto aún no se ha hecho con éxito en el caso de los polímeros bottlebrush. Por eso, Dorina Opris y sus colegas querían encontrar una forma sencilla de producir películas más finas.

Los investigadores sintetizaron un conjunto de polímeros bottlebrush haciendo reaccionar macromonómeros de polidimetilsiloxano injertados con norborneno y reticulando los productos mediante luz ultravioleta. Un material de 60 µm de grosor fue el más electroactivo, con una expansión superior a la de los elastómeros anteriores y una tensión de funcionamiento de 1000 V. Y un actuador circular fabricado con ese material se expandió y contrajo más de 10 000 veces antes de degradarse. En otra serie de experimentos, los investigadores introdujeron cadenas laterales polares en los polímeros y produjeron materiales que respondían a tensiones tan bajas como 800 V. Sin embargo, no se expandían tanto como la película más electroactiva del equipo. A partir de los resultados, los investigadores afirman que, con algunos retoques, el material podría utilizarse algún día para desarrollar implantes duraderos y otros dispositivos médicos que funcionen a voltajes más seguros.

Los autores agradecen la financiación del Consejo Europeo de Investigación en el marco del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia, los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales y el Consejo de Becas de China.

American Chemical Society (ACS, por sus siglas en inglés) es una organización sin ánimo de lucro creada por el Congreso de los Estados Unidos. La misión de ACS es promover la química en general y a sus profesionales en beneficio tanto de nuestro planeta como de todos sus habitantes. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia para la enseñanza de las ciencias, y el acceso a la información y la investigación relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, publicaciones revisadas por expertos, conferencias científicas, libros electrónicos y el periódico semanal de noticias Chemical & Engineering News. Las revistas de ACS se encuentran entre las más citadas, fiables y leídas de la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza ninguna investigación química. Como líder en soluciones de información científica, su división de CAS colabora con innovadores de todo el mundo para acelerar los avances mediante la organización, la conexión y el análisis del conocimiento científico mundial. Las oficinas principales de ACS están en Washington D. C. y en Columbus, Ohio.

(American Chemical Society)

Abril 12/2023 (EurekAlert!) – Tomado de la Selección de Medicine and Health en español. Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS).