Il gel che si ripara da solo

Sembra una caramella gommosa, ma in realtà è un nuovo idrogel in grado di auto-ripararsi in pochi secondi, con promettenti applicazioni in campo medico e industriale. A presentare l’invenzione è un gruppo di bioingegneri della Jacobs School of Engineering dell’Università della California di San Diego, in un articolo pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences.  

Gli idrogel sono materiali gelatinosi e flessibili, costituiti da catene di molecole (polimeri) disperse in acqua. L’elevato grado di flessibilità, simile a quello dei tessuti biologici, li rende particolarmente utili nella ricerca biomedica: per la coltura di cellule, il rilascio controllato dei farmaci, la cura di ferite o ustioni e perfino la realizzazione delle lenti a contatto. Purtroppo, però, gli idrogel non si riparano facilmente una volta tagliati o danneggiati. O, meglio, non si riparavano.

Il team di ricercatori, guidato da Shyni Varghese, è riuscito infatti a realizzare un idrogel capace di auto-ripararsi: in soluzioni acide, questo nuovo tipo di materiale biomimetico riesce a saldarsi in pochi secondi, formando legami forti e resistenti, che ricordano quelli presenti nella pelle. Il segreto è l’aggiunta di “molecole-uncino” alla struttura portante del materiale: queste, in particolari condizioni, si aggrappano l’una all’altra, in modo simile a quello che accade nel velcro.

Prima di eseguire i test in laboratorio, i ricercatori hanno eseguito delle simulazioni al computer per stabilire la lunghezza ideale di tali molecole. Si tratta di un parametro fondamentale, da cui dipende una utile proprietà: quella di cambiare comportamento al mutare dei valori di pH dell’ambiente (in questo caso una soluzione). Se il pH è basso (soluzione acida) il materiale si “rimargina”, se il pH è alto (soluzione basica) torna a separarsi.

La resistenza dell’idrogel in ambiente acido lo rende un adesivo ideale per trattare le perforazioni dello stomaco o per il rilascio controllato di farmaci nella cura delle ulcere, afferma Ameya Phadke, ricercatore presso il gruppo di Varghese. Al momento, il team sta cercando di realizzare altre varietà di idrogel in grado di auto-ripararsi a diversi valori del pH. Nell’industria, invece, questo polimero potrebbe trovare impiego nei sistemi sigillanti e nei materiali plastici che si auto-riparano. Insomma, un vero e proprio gel multiuso.

Riferimento: Pnas

Photo Credit: Joshua Knoff, UC San Diego Jacobs School of Engineering