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Un polímero que se cura solo

16.10.2018

Los materiales de autorreparación se conocen desde hace mucho tiempo. Dichos materiales pueden ser, por ejemplo, polímeros, dentro de los cuales se ubican cápsulas o canales con una sustancia líquida: cuando algo se daña, llenan el área dañada y se endurecen rápidamente.

Existen varios otros enfoques para la creación de dichos materiales, pero casi todos, de una forma u otra, están asociados con la presencia de sustancias activas dentro del objeto. Por lo tanto, la solución al problema propuesta por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) resultó ser bastante inusual: crearon una sustancia que toma material para recuperarlo directamente del aire.

Es bastante problemático construir algo con aire, la variedad de "material de construcción" es demasiado escasa: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y agua, aunque la naturaleza puede superar estas dificultades. Los investigadores solo observaron parte de su tecnología en las plantas, que aprendieron cómo procesar el dióxido de carbono en sustancias orgánicas complejas en el proceso de fotosíntesis. Los químicos del MIT aislaron cloroplastos de células vivas, los colocaron en una matriz de gel de polímero y les proporcionaron una enzima y moléculas de monómero.

El resultado fue el siguiente: el cloroplasto en la matriz absorbe el dióxido de carbono del aire y, bajo la influencia de la luz, lo convierte en una serie de productos, el principal de los cuales es la glucosa. Además, bajo la acción de la enzima glucosa oxidasa, la glucosa se convierte en gluconolactona y el compuesto resultante, a su vez, ya reacciona con el monómero (aminopropilmetacrilamida), lo que resulta en la formación de un polímero. Resulta que la matriz de gel original absorbe el dióxido de carbono del aire y lo incluye en su estructura de polímero, por lo que gana masa de forma independiente a partir de una fuente externa.

Como dicen los propios investigadores, su trabajo hasta ahora es solo una demostración de un concepto fundamentalmente nuevo de un material capaz de autorrepararse.

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Material con autodestrucción programable 11.08.2017

La mayoría de los materiales artificiales son muy duraderos, lo que es una gran ventaja cuando se usan, pero un gran inconveniente cuando se trata de reciclarlos. Ahora, los investigadores de la Universidad Técnica de Munich están desarrollando materiales que se descomponen cuando se quedan sin energía. Dichos materiales se pueden usar para la administración dirigida de medicamentos en todo el cuerpo y, en el futuro, para crear envases autodestructivos para productos.

Si un animal o una planta no recibe energía a través de los alimentos o la luz solar, muere y se descompone. Pero una sustancia artificial no realiza este tipo de intercambio de energía con el medio ambiente, lo que le permite mantener su forma durante mucho tiempo. Y para la eliminación de tales sustancias, a menudo es necesario gastar una cantidad significativa de energía.

"La mayoría de las sustancias hechas por el hombre son químicamente muy estables y se necesita mucha energía para descomponerlas en sus componentes. La naturaleza no produce vertederos. En cambio, las células biológicas sintetizan constantemente nuevas moléculas a partir de materiales reciclados. Algunas de estas moléculas pueden ensamblarse en estructuras más grandes, los llamados agregados supramoleculares que forman los componentes estructurales de las células. Este conjunto dinámico nos inspiró a desarrollar materiales que se autoreciclan cuando ya no son necesarios", dice Job Boekhoven, autor principal del estudio.

Para imitar estos sistemas naturales, los científicos han creado compuestos de moléculas que se ensamblan en un hidrogel cuando se agrega "combustible". Este combustible está en forma de moléculas de alta energía llamadas carbodiimidas. La reacción química mantiene estable el material mientras haya un suministro de energía. Cuando finalmente termina, el material simplemente se descompone en sus moléculas constituyentes, que pueden volver a ensamblarse simplemente agregando "combustible".

En pruebas de laboratorio, los científicos pudieron crear materiales con una vida útil prevista de unos pocos minutos a varias horas, y luego se descompusieron.

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