Os hidrogéis 3DOM contêm uma rede de poros interligados com tamanho uniforme. A configuração destes poros influencia as propriedades do material e permite que os mesmos retenham uma grande quantidade de líquido.

No entanto, enquanto que estes materiais são facilmente produzidos usando um processo chamado “moldes de cristal coloidal”, sua natureza acabou por tornar difícil a caracterização exata da estrutura interna dos hidrogéis 3DOM.
"A estrutura porosa que faz com que estes materiais sejam tão úteis é também o que os torna tão difíceis de caracterizar", disse Hongkun He, estudante de doutorado do laboratório de Matyjaszewski. "Os poros podem armazenar grandes quantidades de água, mas se você remover esta água para estudá-los, os poros colapsam e você não pode mais mapeá-los."

He e seus colaboradores foram capazes de caracterizar os hidrogéis 3DOM usando um método indireto de microscopia eletrônica. Eles embeberam os hidrogéis numa solução contendo um crosslinker, o que permitiu criar réplicas inversas das estruturas rígidas 3DOM iniciais. Em seguida usaram a microscopia eletrônica de varredura (MEV) para realizar as imagens das secções das superfícies das réplicas inversas.

Os pesquisadores também conseguiram rehidratar os hidrogéis, demonstrando, assim, suas propriedades de memória - propriedades que são fundamentais para a criação de materiais inteligentes.

He também foi capaz de decifrar a estrutura de hidrogéis hidratados 3DOM usando microscopia de raios-X com resolução em nanoescala. Esta técnica, que é não invasiva e não destrutiva, permitiu aos pesquisadores visualizar os hidrogéis em 3 dimensões em condições ambiente.

"Isto marca a primeira vez que fomos capazes de visualizar a estrutura porosa reversível dentro deste material", disse Matyjaszewski. "Hidrogéis 3DOM bem definidos dão origem a uma plataforma versátil para uma ampla variedade de materiais funcionais."

Os pesquisadores acreditam que os métodos simples e eficazes de caracterização estrutural que eles desenvolveram para os hidrogéis 3DOM irão fazer avançar a pesquisa destes materiais. Acreditam, ainda, ser possível fazer outras modificações químicas nos poros dos hidrogéis 3DOM através da enxertia com compostos orgânicos e polímeros. Tal processo vai permitir que os hidrogéis possam ser usados como "stem gels" que podem evoluir para materiais com propriedades e funções programadas, tais como, materiais para sensores, compósitos orgânicos-inorgânicos e hidrogéis bioativos para digestão ou a separação de bio (macro) moléculas.

Carnegie Mellon University (Tradução - ACM).


Nota do Scientific Editor - O trabalho que deu origem a esta notícia de título: "Colloidal Crystals: Multifunctional Hydrogels with Reversible 3D Ordered Macroporous Structures", de autoria de Hongkun He, Saadyah Averick, Pratiti Mandal, Hangjun Ding, Sipei Li, Jeff Gelb, Naomi Kotwal, Arno Merkle, Shawn Litster, and Krzysztof Matyjaszewsk foi publicado, online, no periódico Advanced Science, 2015, DOI: 10.1002/advs.201570016.


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