Um dos grandes avanços da engenharia moderna está ligado na criação de materiais que podem se regenerar completamente após sofrerem certas patologias, como rachaduras e cortes. Vamos tomar como exemplo a própria pele dos seres vivos, que possui sua rigidez, elasticidade e flexibilidade. Imagine então uma pele artificial que pudesse simular tais propriedades com tamanha precisão. Assim é o hidrogel inovador desenvolvido pelas universidades de Aalto, na Finlândia, e Bayreuth, na Alemanha, capaz inclusive de se autorregenerar 100% em apenas 24 horas.

O hidrogel que imita a pele humana

A descoberta que narramos neste artigo do Engenharia 360 trata-se de um marco na história da engenharia de materiais - bioinspirados -, podendo revolucionar diversas áreas, como medicina regenerativa e robótica avançada. O estudo envolvendo a criação do novo hidrogel foi publicado na renomada revista científica Nature Materials.

A saber, a bioinspiração consiste em observar e imitar processos naturais para resolver problemas de engenharia.

Vale destacar que a inspiração dos cientistas está totalmente ligada às características da pele humana, um dos órgãos mais incríveis do nosso corpo. Além de proteger o organismo contra agressões extremas, ela possui uma combinação única de propriedades, sem contar a sua surpreendente capacidade de regeneração, algo extremamente difícil de ser replicado em materiais sintéticos. 

Atualmente, já se trabalha com diversos tipos de hidrogéis (polímeros) desenvolvidos em laboratório, mas a maioria não consegue reproduzir todas essas propriedades, provando que não é fácil mesmo replicar a pele humana. Sua fragilidade e baixa resistência mecânica limita seu uso em aplicações que exigem maior durabilidade e flexibilidade, como a substituição ou reparo de tecidos. Porém, tudo indica que o novo material é completamente diferente, ele consegue se curar rapidamente e ainda manter sua funcionalidade e durabilidade.

A tecnologia de nanofolhas e polímeros entrelaçados

Para superar os problemas envolvendo o aprimoramento dos hidrogéis utilizados como peles sintéticas, os cientistas utilizaram uma abordagem criativa. Óbvio que o ponto de partida foi um material convencionalmente já trabalhado, um polímero de alta qualidade, hidratado, macio e esponjoso bastante conhecido principalmente no setor da medicina, explorado como curativo para cicatrização. Na versão aprimorada, veio a adição de nanofolhas de argila ultrafinas, distribuídas em até 10.000 camadas por milímetro de espessura, o que permitiu aumentar a rigidez do material sem comprometer suas qualidades.

O processo de fabricação e engenhosamente simples, envolvendo a mistura de água, as nanofolhas e um pó de monômetros. O produto é então exposto à radiação ultravioleta que desencadeia uma reação química. Nessa fase, as moléculas individuais conseguem se ligar - um emaranhado dinâmico e móvel -, formando um tipo de estrutura bastante sólida e elástica. Esse é o novo hidrogel para pele artificial! Então, quando o material é cortado, esses polímeros entrelaçados como fios de lã começam as se entrelaçar ainda mais, promovendo a autorregeneração.

O segredo para a autorregeneração do hidrogel

Como podemos entender com a explicação no tópico anterior, todo o segredo da autorregeneração do hidrogel está no emaranhado de polímeros. Esse fenômeno é mesmo impressionante! Mesmo que o material seja produzido em laboratório, de alguma forma ele consegue “lembrar” da sua forma original, recuperando até 90% de sua estrutura em apenas quatro horas e 100% após 24 horas - em caso de inserção com faca. Esse feito era inédito para ciência!

Expectativas para o futuro da tecnologia de pele artificial

A recente descoberta dos cientistas abre inúmeras possibilidades no campo da engenharia, a exemplo de robôs com pele artificial capazes de se regenerar, aumentando sua durabilidade e eficiência em ambientes complexos. Alguns pesquisadores estão esperançosos nos avanços obtidos no setor de uso de sensores de robótica macia, onde a sensibilidade e a resistência do material são cruciais. Essa combinação de inovações tecnológicas deve mudar as regras do design de materiais, inspirando novas combinações de propriedades que antes pareciam improváveis.

Antes de isso, serão necessários novos estudos para se entender melhor a biocompatibilidade do material e sua resistência agentes externos, incluindo substâncias químicas, garantindo que o mesmo possa ser usado em situações reais sem causar efeitos adversos. Além disso, sabe-se que a sua produção em larga escala e integração em outros dispositivos exigirão avanços na engenharia de processos e no controle da qualidade.

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Fontes: Revista Galileu, O Povo, Inovação Tecnológica.

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Eduardo Mikail

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