Flessibile, resistente e auto-riparante: il gel con 10.000 strati nanometrici che imita la pelle

Con gli ultimi idrogel, i ricercatori son capaci di riprodurre fedelmente la pelle umana. Le cui caratteristiche, non lo permettevano.

Gli idrogel, sono materiali utilizzati in vari settori (dalla cosmetica alla medicina), noti per la loro morbidezza e capacità di assorbire acqua. Anche se, quando si parla di materiali che imitano la pelle umana, le sfide diventano importanti. Poiché la pelle ha una combinazione unica di rigidità, flessibilità e capacità di auto-guarigione, che le tecnologie attuali non erano ancora riuscite a replicare pienamente. Per cui di recente, invece, un team di ricerca internazionale ha sviluppato un idrogel che supera questi limiti, aprendo la strada a nuove applicazioni avanzate.

Il team di ricercatori provenienti dall'Università di Aalto, e dall'Università di Bayreuth, ha compiuto dunque un grande passo avanti, nel campo degli idrogel. I quali, per la prima volta, hanno sviluppato un materiale che combina le caratteristiche di rigidità e autoguarigione, qualità che la pelle umana possiede naturalmente. Tanto che il nuovo idrogel sfrutta una struttura unica, composta da polimeri legati a nanofogli di argilla, i quali conferiscono al materiale nuove proprietà meccaniche. Rendendolo ideale per applicazioni in medicina, robotica e sensori.

Il segreto dietro a questo idrogel innovativo, risiede proprio nell’uso di nanofogli di argilla, eccezionalmente sottili e grandi. Motivo per cui, i ricercatori hanno aggiunto questi nanofogli agli idrogel convenzionali (notoriamente morbidi), creando una struttura altamente ordinata. Un'organizzazione che consente ai polimeri di impigliarsi quindi fra i nanofogli, migliorando significativamente le proprietà meccaniche del gel. Allo stesso tempo, conferendo al materiale, la capacità di auto-guarirsi.

Come quanto su detto, anche il processo di produzione dell'idrogel è altrettanto innovativo. Ragion per cui, il ricercatore post-dottorato, Chen Liang, ha mescolato monomeri con acqua contenente nanofogli di argilla, per poi esporre la miscela a radiazione UV. Trattamento il quale, nello specifico, provoca la polimerizzazione dei monomeri, creando un materiale solido ed elastico. Il cui risultato finale è quindi un gel che non è solo forte e resistente, ma anche in grado di auto-guarirsi (una proprietà che, fino a oggi, era difficile ottenere in questo tipo di prodotti).

Il concetto di "entanglement”

Il meccanismo alla base dell'auto-guarigione di questo materiale è noto come "entanglement" (intreccio). Per il quale, quando i polimeri son sottoposti a radiazione UV, si torcono e si impigliano fra loro come fili di lana. E una volta completamente impigliati, diventano indistinguibili e mobili, al livello molecolare. Se il materiale vien danneggiato, i polimeri si riattivano e si rigenerano, con il materiale iniziante a ripararsi da solo nel giro di poche ore.

Uno degli aspetti più affascinanti di questo idrogel è proprio la sua velocità di auto-guarigione. La quale, dopo sole quattro ore dal taglio, si ripara per l'80-90%. Dopo 24 ore, il processo di riparazione è generalmente completo. Una capacità di rigenerarsi così rapidamente, da essere un tratto distintivo della pelle umana, che guarisce in tempi brevi da infortuni.

Applicazioni future

La scoperta di questo idrogel, potrebbe avere un impatto notevole in diversi settori. Nel campo della robotica, ad esempio, esser utilizzato per creare "pelli" artificiali per robot, conferendo loro una resistenza simile a quella della pelle umana. Non di meno, potrebbe trovare applicazioni nella cura delle ferite, nei sensori morbidi per dispositivi medici, e in altre tecnologie che richiedono materiali forti e auto-guarenti.

Sviluppo che potrebbe, quindi, rivoluzionare il modo in cui pensiamo ai materiali sintetici. E come sottolineato dal professor Olli Ikkala, il lavoro potrebbe cambiare le regole del design dei materiali, ispirandosi alle caratteristiche uniche di quelli biologici. E nonostante ci sia ancora del lavoro da fare, prima che questo idrogel possa esser applicato nel mondo reale, i risultati ottenuti rappresentano già una pietra miliare fondamentale, proprio per lo sviluppo di nuovi materiali, con proprietà bio-ispirate.