Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un hidrogel permeable al aire que promete extender la vida útil de vendajes, implantes y sensores portátiles sin irritar la piel. Este avance, reportado por el portal de noticias del instituto, resuelve una limitación histórica de estos materiales: su incapacidad para permitir el paso de oxígeno y evitar la acumulación de humedad.
El nuevo material logró mantener lecturas nítidas en monitores cardíacos inalámbricos incluso tras 10 días de uso continuo, sin provocar ampollas ni enrojecimiento en los voluntarios. Además, en pruebas mecánicas, conservó su red interna de canales de aire después de 10.000 ciclos de estiramiento y compresión.
Los hidrogeles se emplean comúnmente en parches médicos, aerosoles, adhesivos y sistemas de liberación de fármacos debido a su suavidad, elasticidad y compatibilidad con tejidos biológicos. Sin embargo, su composición —entre 80% y 90% de agua— dificulta el paso del aire y puede atrapar sudor y humedad cuando se usan por períodos prolongados sobre la piel o dentro del cuerpo.
Los resultados fueron publicados en la revista Nature y, según el portal, podrían extender la vida útil de productos como vendajes transpirables, apósitos, mascarillas cosméticas, lentes de contacto, monitores de salud e implantes.
Creación de túneles internos para el aire
Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y miembro de los departamentos de ingeniería civil y ambiental y de ingeniería y ciencia médica del MIT, explicó que el objetivo era lograr un hidrogel que dejara pasar aire sin perder su naturaleza altamente hidratada. «El agua y el oxígeno son esenciales para la vida. Ahora que añadimos aire a los hidrogeles, la gente puede encontrar aplicaciones muy amplias», señaló.
Antes de este trabajo, otros grupos habían intentado volver transpirables estos materiales mediante dos enfoques: perforar agujeros microscópicos en el gel, que se obstruían rápidamente al contacto con líquidos, o mezclar el hidrogel con polímeros como la silicona, que permiten el paso del aire pero reducen la hidratación del material.
La estrategia del equipo fue diferente. Incorporaron a la fórmula convencional una pequeña cantidad de partículas de aerogel de sílice —burbujas de aire en forma sólida— y aprovecharon un fenómeno conocido como separación de fases viscoelástica.
Este proceso, similar a cómo el aceite y el agua se separan al mezclarse, provocó que las moléculas de agua se agruparan entre sí más rápido que las escasas partículas de sílice. Como resultado, se formaron grandes bolsas de agua y las partículas quedaron comprimidas en túneles finos e interconectados por donde podía fluir el aire.
Shucong Li, coautor principal, comparó la estructura con «perlas de tapioca»: «Las partículas están hechas de sílice, que es hidrófoba, lo que significa que el agua no quiere filtrarse a través de ellas, así que son muy estables en el agua». También describió el resultado como una red de «carreteras» internas: «Es como si las partículas formaran una red de túneles conectados, como autopistas permeables al aire dentro del hidrogel hidratado».
Una vez confirmada la red, el equipo fijó la estructura mediante entrecruzamiento químico, un proceso que inmoviliza el gel y conserva su arquitectura interna. El material resultante mantuvo la suavidad, elasticidad y resistencia de los hidrogeles convencionales, pero añadió la capacidad de dejar pasar aire.
Pruebas con señal estable y sin irritación
En uno de los ensayos, varios voluntarios llevaron el nuevo hidrogel adherido al pecho junto a un monitor inalámbrico de electrocardiograma mientras hacían ejercicio durante 20 minutos. Los mismos participantes también usaron monitores fijados con adhesivos comerciales de hidrogel convencional.
Durante el entrenamiento, el nuevo material sostuvo una señal de ECG estable, mientras que el gel comercial mostró fluctuaciones marcadas. Resultados similares se observaron en una prueba de uso prolongado en la que un grupo de participantes llevaron el dispositivo de forma continua. «Vimos de manera consistente que después de 10 días la calidad de la señal del ECG seguía siendo bastante buena y, después de retirar el monitor, no había ampollas ni enrojecimiento perceptibles en la piel. Esto indica condiciones cutáneas saludables», detalló Li.
La durabilidad del material también fue central. Después de someterlo a estiramientos y compresiones repetidos, el hidrogel conservó su red de canales de aire, con una caída inferior al 5% en la permeabilidad al oxígeno. «Eso importa, porque incluso con los latidos del corazón, el pecho sufre pequeñas tensiones de manera continua. Así que tenemos que asegurarnos de que este gel sea duradero para esa actividad diaria», planteó el investigador.
Zhao sostuvo que el trabajo ofrece una vía nueva para fabricar hidrogeles transpirables y multifuncionales a partir del principio de separación de fases viscoelástica.
El estudio se realizó en parte con instalaciones de MIT.nano y contó con apoyo del National Institutes of Health, la National Science Foundation y programas de investigación médica dirigidos por el Departamento de Defensa de Estados Unidos.
Fuente: Infobae
