Redacción Ciencia, 6 ago (EFE).- Los hidrogeles son materiales blandos permeables compuestos por redes poliméricas y agua, con aplicaciones que van desde la ingeniería biomédica hasta las lentes de contacto. Un equipo científico ha desarrollado ahora uno fuertemente adherente con ayuda de inteligencia artificial e inspirado en proteínas adhesivas naturales.
Este funciona bajo el agua y, según los investigadores de la Universidad de Hokkaido, Japón, es el más fuerte hasta la fecha. La investigación, para la que se ha usado una combinación de minería de datos y aprendizaje automático, ocupa este miércoles la portada de la revista Nature.
Diseñar sustancias que se adhieren en ambientes húmedos puede ser difícil. El equipo liderado por Jian Ping Gong demostró que sus pegamentos pueden reparar un agujero de una tubería de forma instantánea y que son capaces de adherir objetos bajo el agua, con niveles variables de salinidad, desde agua pura hasta la de mar.
Una propiedad intrínseca de los hidrogeles es la capacidad de conferir diversas características modificando sus redes poliméricas. Inspirándose en la biología, los materiales que se presentan en este trabajo se diseñaron con redes poliméricas derivadas de proteínas adhesivas que se encuentran en arqueas, bacterias, eucariotas y virus.
A pesar de la diversidad de estos organismos, estas proteínas comparten patrones de secuencia comunes que les confieren adhesión en entornos húmedos, explica un comunicado de la Universidad de Hokkaido.
Utilizando un conjunto de datos de casi 25.000 proteínas adhesivas recopiladas de una base de datos, el equipo desarrolló primero una herramienta de minería de datos de proteínas para guiar el diseño y la síntesis de 180 adhesivos subacuáticos.
Posteriormente, utilizaron las resistencias medidas de estos adhesivos como conjunto de datos para entrenar una herramienta de aprendizaje automático. Este resultado sirvió como base para una nueva ronda de diseño basado también en aprendizaje automático, lo que dio como resultado adhesivos subacuáticos superiores.
Uno de los hidrogeles, llamado R1-max, se utilizó para pegar un patito de goma a una roca en el océano, que permaneció adherido a pesar del impacto de las olas y resistió las mareas.
Los investigadores aseguran que si estos hidrogeles se cortaran al tamaño de un sello postal (2,5 x 2,5 centímetros), teóricamente podrían soportar unos 63 kilogramos.
Otro hidrogel, R2-max, se utilizó como parche para sellar un orificio de 20 milímetros de diámetro en una tubería llena de agua. El parche evitó fugas durante más de cinco meses, detalla la revista.
Los hidrogeles superadhesivos como estos, que se adhieren firmemente a superficies irregulares y húmedas, podrían ser transformadores para muchas aplicaciones biomédicas, como recubrimientos de prótesis y biosensores portátiles, señala Laura Russo, de la Universidad de Milano-Bicocca en un artículo de análisis publicado a parte.
La investigadora destaca que el enfoque de diseño es versátil y podría adaptarse a otros tipos de materiales blandos funcionales.
