Uma equipe liderada por Ludwik Leibler, reunindo pesquisadores do laboratório Soft Matter e Química (CNRS/ESPCI ParisTech) e do Laboratório Físico-Química de Polímeros e Meios Dispersos (CNRS/UPMC/ESPCI ParisTech), obteve forte adesão entre dois géis ao espalhar sobre a superfície dos mesmos uma solução contendo nanopartículas. Até o momento, não se conhecia nenhum método completamente satisfatório para se obter a adesão entre dois géis ou dois tecidos biológicos. Os resultados, publicados na revista Nature, poderão abrir caminho para muitas aplicações médicas e industriais.

Os géis são materiais compostos essencialmente de um líquido, água, por exemplo, aprisionados dentro de uma rede molecular que lhes confere sua solidez. Exemplos de géis na vida cotidiana são vários: sobremesas à base de gelatina, geléias, lentes de contato ou a parte absorvente das fraldas. Os tecidos biológicos, tais como a pele, músculos e órgãos mostram fortes semelhanças com os géis. Até o momento, colar estes materiais cheios de líquido, moles e escorregadios, utilizando adesivos tradicionais compostos de polímeros seguia sendo um desafio.

Ludwik Leibler é conhecido pela invenção de um material completamente original, que combina interesses industriais reais e uma reflexão teórica profunda. O trabalho que tem feito em colaboração com Alba Marcellán e colegas do Laboratório Soft Matter e Química (CNRS/ESPCI ParisTech) e o Laboratório Físico-Química de Polímeros e Meios Dispersos (CNRS/UPMC/ESPCI ParisTech), levou a um conceito inédito: colar géis espalhando na superfície uma solução de nanopartículas.

O princípio é o seguinte: as nanopartículas da solução ligam-se à rede molecular do gel - fenômeno chamado adsorção -, e, ao mesmo tempo, a rede molecular liga as partículas entre si. As nanopartículas estabelecem, assim, várias conexões entre os dois géis. O processo de adesão leva apenas alguns segundos. Este método é realizado sem adição de polímeros e não envolve reações químicas.

Uma solução aquosa de nanopartículas de sílica, um composto facilmente disponível e amplamente utilizado na indústria, especialmente como um aditivo alimentar, permite colar todo tipo de gel, mesmo quando eles não têm a mesma consistência ou as mesmas propriedades mecânicas. Além da rapidez e da simplicidade de realização, a aderência proporcionada pelos nanopartículas é alta, a junção é muitas vezes mais resistente à deformação do que o próprio gel. Além disso, a associação fornece muito boa resistência à imersão em água. Outro aspecto importante é a auto-reparação: dois pedaços descolados podem ser re-colados e reposicionados sem adição de nanopartículas. As nanopartículas de sílica não são as únicas a apresentar tais propriedades. Os pesquisadores obtiveram resultados semelhantes usando nanocristais de celulose e nanotubos de carbono.

Finalmente, para ilustrar o potencial desta descoberta na área dos tecidos biológicos, os investigadores colaram eficazmente dois pedaços de fígado bovino, previamente cortados com um bisturi , utilizando a solução de nanopartículas de sílica.

Utilização da solução de nanopartículas de sílica para colar dois pedaços de fígado bovino. As três etapas não levam mais que uma dezena de segundos.

Créditos: Laboratoire MMC-CNRS/ESPCI.

Esta descoberta abre novos campos de pesquisa e aplicações, em particular na área médica e veterinária, especialmente em cirurgia e medicina regenerativa. É possível, por exemplo, re-colar peles ou órgãos que foram submetidos a uma incisão ou lesão profunda. Este método também pode ser de interesse para as indústrias agro-alimentares, de cosméticos e fabricantes de implantes e dispositivos médicos (ataduras, emplastros, hidrogéis...).

CNRS Press (Tradução - OLA).

Nota do Scientific Editor - O trabalho "Nanoparticle solutions as adhesives for gels and biological tissues", que deu origem a esta notícia, é de autoria de Séverine Rose, Alexandre Prevoteau, Paul Elzière, Dominique Hourdet, Alba Marcellan e Ludwik Leibler, tendo sido publicado na revista Nature Nature, Vol. 505, pág. 382-385 (2014), DOI: 10.1038/nature12806.

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