Utilizando como modelo el proceso de fabricación de nidos de un pájaro pequeño, investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un proceso no tóxico para fabricar geles de celulosa. El proceso de congelación y descongelación es simple, rentable y puede crear geles de celulosa que son útiles en una serie de aplicaciones, incluidos geles sintonizables para la administración programada de fármacos. El proceso también funciona con bambú y potencialmente con otras fibras vegetales que contienen lignina.

El trabajo aparece en Composites Avanzados y Materiales Híbridos . Noureddine Abidi de la Universidad Tecnológica de Texas es coautor correspondiente del trabajo.

La celulosa es un material maravilloso para fabricar hidrogeles, que se utilizan en aplicaciones que van desde lentes de contacto hasta el cuidado de heridas y la administración de medicamentos. Pero crear hidrogeles a partir de celulosa es complicado y, a menudo, los procesos utilizados para crear los hidrogeles son en sí mismos tóxicos.

«Normalmente, primero hay que disolver la celulosa y luego inducirla a que se entrecruce o forme la estructura de interés, lo que a menudo requiere el uso de disolventes difíciles de manejar, inestables o tóxicos», dice Lucian Lucia, profesor de biomateriales y química forestal. en NC State y coautor correspondiente del trabajo.

Ingrese a la veloz familia de pájaros: pájaros pequeños que usan su saliva para mantener las ramitas en su lugar cuando construyen sus nidos.

«Mi entonces estudiante de doctorado, Zhen Zhang, notó que cuando las aves hacen esto, la saliva actúa como una resina natural que mantiene unido el nido y estimula a las fibras dentro del nido a interconectarse o entrecruzarse», dice Lucía. «Que es exactamente lo que queremos que haga la celulosa disuelta al fabricar hidrogeles. Así que nos preguntamos: ‘¿Qué pasaría si imitamos a los pájaros?'»

Zhang, actualmente postdoctorado en la Universidad Tecnológica de Texas, es coautor correspondiente.

Los investigadores agregaron una celulosa soluble en agua llamada carboximetilcelulosa (CMC) a una solución ácida y disolvieron la CMC. Luego agregaron fibra de celulosa en polvo a la solución y la sometieron a cuatro rondas de congelación y descongelación. El resultado fue un gel de celulosa.

«Piense en ello como agregar un espesante al agua, como lo haría con el relleno de una tarta», dice Lucía. «Al cambiar el pH de la CMC, el agua esencialmente se vuelve pegajosa. Congelar y descongelar la solución hace que la celulosa se compacte y se entreteje en la red pegajosa, dándole una estructura más organizada, tal como lo hacen los vencejos cuando crean sus nidos. Sólo que no tenemos que usar picos ni saliva para hacerlo».

La liofilización de los geles dio como resultado una espuma de celulosa. Los investigadores repitieron el proceso también con fibras de bambú, lo que sugiere que podría ser útil con muchas otras fibras que contienen lignina y celulosa.

«Los geles de celulosa son robustos, estables a temperatura ambiente y pueden ajustarse para degradarse según un cronograma, por lo que serían útiles en aplicaciones de administración de fármacos, entre otras», afirma Lucia. «Esto abre una nueva ventana prometedora para el uso de la biomímesis para procesar estos materiales celulósicos insolubles de una manera más ecológica».

Fuente: phys.org