Hidrogeles
La ciencia de los materiales es uno de los campos de estudio más importantes de la era moderna. La habilidad del ser humano de adecuar su entorno para propiciar su desarrollo ha sido en gran medida influenciada por lo que los materiales a nuestro alrededor nos permiten hacer. Hace muchos años aprendimos a manejar los materiales que la propia naturaleza brindaba: como la madera, carbón, fibras vegetales, etc. Esto principalmente consistía en extraer los materiales que ocurrían naturalmente. Más adelante el descubrimiento de los metales permitió moldear una era completa y la carrera “científica” por desarrollar las mejores herramientas comenzó. La mezcla de hierro y carbono dio lugar al acero, y así muchos nuevos materiales más.
Evolución del uso de los materiales en utensilios
A finales del siglo XlX y durante el siglo XX se descubrieron y desarrollaron nueva moléculas denominadas polímeros, que son el componente principal de los materiales que coloquialmente llamamos plásticos. Los polímeros abrieron un mundo de posibilidades, cambiando completamente la manufactura y valor de muchos utensilios y herramientas de la vida cotidiana, tal que hoy son de lo más normal que podemos observar y nos rodean en cualquier lugar. Como este y el anterior ejemplo hay muchos otros de cómo el descubrimiento y desarrollo de nuevos materiales ha impactado de manera fundamental en nuestro estilo de vida.
Comparación entre las estructura de un polímero y un hidogel
Hoy en día la ciencia de materiales evoluciona a un ritmo acelerado y se ha diversificado en la gran variedad de materiales que podemos encontrar ahora como lo son: plásticos, aleaciones, circuitos, compósitos, cerámicos, biomateriales, etc. En este escrito queremos hablar de una especie de materiales conocidos como hidrogeles. Los hidrogeles son como su nombre lo dice un gel que contiene en su estructura una cantidad importante de agua. Algunos ejemplos de estos pueden ser la gelatina, los lentes de contacto y el relleno de algunos pañales. Comencemos por describir lo que es un gel. Un gel es en esencia una matriz polimérica unida entre sí por enlaces químicos o fuerzas intermoleculares y dependiendo de lo que se encuentre entre los huecos de la matriz este puede llamarse: Hidrogel (agua), aerogel, organogel (solvente orgánico) o un xerogel (nada). Los hidrogeles consisten en una matriz hidrofílica polimérica que le permite interactuar de manera favorable con el agua. Por este motivo el total de agua en un hidrogel puede llegara a representar entre el 70-90 % del peso de este material.
Hidrogeles, el biopolímero del futuro
El cuerpo humano posee una cualidad similar a los hidrogeles lo cual a la par de un polímero biocompatible con los tejidos humanos, hace que los estos materiales sean ideales para estar en contacto externo o interno con nuestro cuerpo (como los lentes de contacto). Esta similitud y biocompatibilidad ha llevado a los científicos a investigar las propiedades de los hidrogeles como una alternativa para implantes dentro del cuerpo, órganos sintéticos, entrega de medicinas y regeneración de tejidos. Cuando nos herimos (una cortada, por ejemplo) el proceso de sanación llega a ser tardado y tenemos continuamente que remover vendajes y aplicar medicinas. Hoy en día los laboratorios desarrollan películas de hidrogeles que se colocan sobre heridas y pueden quedarse puestos hasta que sane la herida gracias a su compatibilidad con la piel. Al mismo tiempo el contenido de agua en el hidrogel puede contener los medicamentos necesarios para sanar las infecciones y acelerar el proceso de regeneración.
Hidrogel polimérico como sustituto de piel
La capacidad de almacenar agua ha llevado a los hidrogeles a convertirse en una alternativa para incrementar la eficiencia de riego en la agricultura. Normalmente al regar la tierra la mayor parte se filtrará por el suelo y no será aprovechada por las raíces, lo cual implica un aumento en la frecuencia de riego. Por otro lado, si colocamos hidrogeles bajo tierra alrededor de las raíces el agua puede permanecer accesible a las plantas por mayor tiempo.
Son estas y muchas otras propiedades lo que han convertido a los hidrogeles en uno de los materiales más prometedores para nuestro presente y futuro.
Referencias:
http://www.pittsburghplastics.com/assets/files/What%20Are%20Hydrogels.pdf
https://doi.org/10.1016/j.jare.2013.07.006
Ramirez, Arnaldo, Benítez, José Luis, Rojas de Astudillo, Luisa, & Rojas de Gáscue, Blanca. (2016). Materiales polimeros de tipo hidrogeles: revisión sobre su caracterización mediante ftir, dsc, meb y met. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, 36(2), 108-130. Recuperado en 03 de noviembre de 2020, de http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0255-69522016000200002&lng=es&tlng=es.
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