A pele humana exibe propriedades físicas fascinantes em termos de extensibilidade, tenacidade, elasticidade, resistência ao intumescimento e sensoriais [1]. Além disso, exibe uma relação tensão-deformação não linear com um baixa módulo (100–500 kPa). Essas propriedades são altamente desejáveis para aplicações em expansão, como dispositivos eletrónicos vestíveis, sistemas pessoais de monitorização de saúde e inteligência artificial [2]. Sensores flexíveis e deformáveis, que podem converter a deformação mecânica em sinais elétricos, suscitaram muito interesse nos últimos dois anos. Tradicionalmente, os sensores de deformação são preparados incorporando enchimentos condutores em substratos elastoméricos. No entanto, eles geralmente são rígidos e sofrem de baixa capacidade de alongamento, elasticidade e biocompatibilidade [3,4]. A incompatibilidade mecânica entre sensores e biológicos tecidos podem causar desconforto e falha interfacial, o que reduz o registo de dados e a eficiência de estimulação [5].
(...) Recentemente, os hidrogéis têm sido usados para fabricar componentes eletrónicos biointegrados devido à sua flexibilidade, biocompatibilidade e propriedades mecânicas ajustáveis [6]. No entanto, a maioria dos hidrogéis sintéticos apresentam baixo alongamento, tenacidade e elasticidade [7]. Além disso, o inchamento incontrolável dos hidrogéis diminui as propriedades mecânicas e elétricas dos dispositivos e altera as formas dos componentes eletrónicos vestíveis e implantáveis, levando ao desprendimento ou destruição dos tecidos circundantes [8]. Todas essas desvantagens têm limitado as aplicações potenciais dos hidrogéis como eletrónicos biointegrados de alto desempenho [9,10]. Portanto, é necessário desenvolver uma nova estratégia para fabricar hidrogéis que imitem as propriedades da pele para dispositivos eletrónicos emergentes. Para mimetizar a pele, a presença de fibras supramoleculares e polímeros elásticos é essencial.
Investigadores da Nanjing Forestry University (China) e da McGill University (Canadá) (...) apresentaram um novo tipo de hidrogéis biomiméticos de celulose (CBH) inspirados na pele, exibindo características da pele. É composto por uma rede de fibras supramoleculares de celulose porosa com cristalinidade ajustável (fibras de colagénio) e PAM (elastina elástica) quimicamente reticulada. Devido ao design fácil das estruturas CBH, a rede supramolecular de celulose fortalece significativamente o CBH com um aumento de mais de 45 vezes na tenacidade em comparação com o PAM.
Ele mostra uma combinação única de características interessantes, como alta elasticidade (~ 914,3%) e resistência (0,8 MPa), baixo módulo, auto-rigidez, excelente elasticidade e boa biocompatibilidade. Além disso, o CBH apresenta uma taxa de inchamento muito baixa e ajustável, sem comprometer as propriedades mecânicas. Finalmente, sensores de deformação sensíveis e estáveis baseados no CBH são customizáveis. Isso demonstra o potencial de utilização em componentes eletrónicos biointegrados. Para os autores, estes são os primeiros designs de hidrogéis usando as características naturais da celulose, capazes de biomimetizar a pele humana.
_____Fonte: D. Zhang, J. Jian, Y. Xie, S. Gao, Z. Ling, C. Lai, J. Wang, C. Wang, F. Chu, M.-J.Dumont, Mimicking skin cellulose hydrogels for sensor applications, Chemical Engineering Journal, 427 (2022) 130921.