Gel inspirado en la naturaleza explica por qué este pato está atascado
Hoy este material puede sellar tuberías y desafiar el océano. Pero algún día podría usarse en cirugía o reparaciones submarinas
Un pato de goma pegado a una roca junto al mar usando uno de los hidrogeles de los investigadores.
Fan de Hailong y Hongguang Liao
En las orillas de una playa en el norte de Japón, las olas golpearon un pato de goma obstinadamente pegado a una roca. Gracias a un nuevo hidrogel supersticky que recubre su base, el juguete no se moverá.
Los hidrogeles son materiales suaves y gelatinales utilizados en muchos campos. En medicina, pueden vestir heridas y entregar drogas. En la agricultura, pueden ayudar al suelo a mantener más agua. Pero hacer sustancias pegajosas es difícil, y bajo el agua, es aún más difícil. Los pegamentos generalmente no se mantienen bien debajo de un surf húmedo y salado.
Los investigadores enlucieron un nuevo hidrogel superadhesivo en la base de un pato de goma y lo apoyaron en una roca junto al océano. El pato puede pegarlo durante años, dicen los investigadores.
La naturaleza, sin embargo, tiene una solución. Las criaturas como los percebes y los mejillones producen naturalmente proteínas que les permiten pegarse a las superficies húmedas. Inspirados en estas habilidades adhesivas, los investigadores revisaron los catálogos de las estructuras de proteínas de estos animales para imitar sus características más pegajosas. Luego, los científicos incorporaron estas estructuras de proteínas en los hidrogeles y los probaron. Después de ejecutar varios experimentos, el equipo alimentó los resultados a un sistema de aprendizaje automático para que pueda diseñar un hidrogel con pegamento aún más fuerte. Se le ocurrió el sistema tres diseños superadhesivoscompuesto por diferentes estructuras de proteínas, que los investigadores describieron esta semana en Naturaleza.
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Jonathan Barnes, científico de polímeros de la Universidad de Washington en St. Louis, que no participó en el estudio, quedó impresionado por la fuerza de los hidrogeles mejorados. En un experimento, los investigadores usaron uno de los geles para pegar pares de platos hechos de uno de los tres materiales diferentes: cerámico, vidrio y titanio) en un tanque de solución salina. Cada par pegado tenía una carga de masa de kilogramo suspendida debajo. El gel se mantuvo durante más de un año. “Durar un año es increíble”, dice Barnes.
Los investigadores analizaron las secuencias de aminoácidos de los pegamentos proteicos naturales utilizados por los organismos para adherirse a las superficies húmedas. Identificaron motivos de secuencia característica que luego se utilizaron para informar el diseño de hidrogeles adhesivos, con el aprendizaje automático empleado para optimizar los diseños. Por lo tanto, los autores identificaron hidrogeles superadhesivos que funcionan bien bajo el agua y que podrían tener aplicaciones en cirugía y regeneración de tejidos y como materiales para usar en barcos y estructuras en alta mar.
Naturaleza; Fuente: “Diseño de novo basado en datos de hidrogeles súper adhesivos”, de Hongguang Liao et al., En Nature, vol. 644; 7 de agosto de 2025 (referencia)
Los tres hidrogeles diseñados por la inteligencia artificial mostraron una fuerza similar en el agua de mar artificial. Pero uno superó a los demás cuando se probó en agua desionizada, que carece de carga y no se encuentra en la naturaleza. Las diferencias de resistencia muestran que algunos materiales adhesivos pueden estar más equipados para entornos específicos que otros. “Ahora estamos trabajando para ajustar esta diferencia y probarlos en diferentes condiciones”, dice el coautor del estudio, Jian Ping Gong, científico de polímeros de la Universidad de Hokkaido en Japón. “También queremos mejorar y [find] Otras formulaciones que pueden funcionar en metal, por ejemplo “.
Después de sintetizar los geles ultrasticky, los científicos llevaron a dos en el campo para probar sus capacidades del mundo real. Los investigadores usaron un gel para sellar un orificio en la base de una tubería de tres metros de largo que se llenó con agua del grifo para simular una fuga de agua de alta presión. Y usaron el otro para colocar un pato de goma en una roca para ver qué tan bien le fue a la tecnología en el agua de mar. Un día, estos geles podrían ayudar a los investigadores a desarrollar la piel artificial o a reparar estructuras bajo el agua y en alta mar.
“[The study] Puntos a adhesivos húmedos más duros, más rápidos y más confiables: para el sellado médico, la infraestructura marina y las reparaciones de emergencia “, dice Ximin He, un científico de materiales que estudia materiales de inspiración biológica en la Universidad de California, Los Ángeles, y no participó en el documento.” Los datos impulsados por los datos que usan podría acortar el camino de la idea de los materiales de muchas aplicaciones que afectan la vida diaria “.