La respuesta exponencial de cambio de forma del hidrogel de bilaminas de N-vinilcaprolactama debido al cambio de temperatura para una posible cirugía mínimamente invasiva
Autores: Tie, Billy Shu Hieng; Daly, Mark; Zhuo, Shuo; Halligan, Elaine; Keane, Gavin; Geever, Joseph; Geever, Luke
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La respuesta exponencial de cambio de forma del hidrogel de bilaminas de N-vinilcaprolactama debido al cambio de temperatura para una posible cirugía mínimamente invasiva
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Hidrogeles sensibles a la temperatura
Biocompatibilidad
Hidrofílicidad
Estructura en bilayer
Respuesta de cambio de forma
Bioactuadores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El poli (N-vinilcaprolactama) (PNVCL) y el poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAm) son dos hidrogeles populares que responden negativamente a la temperatura, debido a su biocompatibilidad, suavidad, hidrofobicidad, superabsorbencia, viscoelasticidad y temperatura crítica de solución inferior (LCST) cercana a la fisiológica. Estas características los hacen ideales para aplicaciones biomédicas. Cuando se combinan con otros materiales, la expansión del hidrogel induce la transformación del ensamblaje debido a diferencias de tensión interna. Nuestros recientes desarrollos en hidrogel de NVCL, mejorados por la incorporación de nanoclay, nos han llevado a la creación de una estructura de dos capas para estudiar su respuesta de cambio de forma a través de varias temperaturas. Este estudio se centró en el comportamiento de flexión de muestras de dos capas compuestas por una capa de hidrogel activa y una capa pasiva no hinchable. Utilizando fotopolimerización, se fabricaron discos circulares y muestras rectangulares de dos capas de diferentes tamaños. Las muestras circulares homogéneas demostraron que la densidad del hidrogel aumentaba proporcionalmente con la temperatura, con la relación de hinchamiento exhibiendo dos tasas de cambio distintas por debajo y por encima de su LCST. En las muestras de dos capas, el volumen de la capa pasiva influenció la flexión, y se identificó su volumen óptimo. La investigación reveló que la geometría afectaba el efecto de flexión general debido a cambios en la rigidez de la capa pasiva. Por último, se demostró un agarre sensible a la temperatura capaz de levantar objetos varias veces su propio peso, destacando el potencial de los hidrogeles de NVCL como bioactuadores para cirugía mínimamente invasiva.
Descripción
El poli (N-vinilcaprolactama) (PNVCL) y el poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAm) son dos hidrogeles populares que responden negativamente a la temperatura, debido a su biocompatibilidad, suavidad, hidrofobicidad, superabsorbencia, viscoelasticidad y temperatura crítica de solución inferior (LCST) cercana a la fisiológica. Estas características los hacen ideales para aplicaciones biomédicas. Cuando se combinan con otros materiales, la expansión del hidrogel induce la transformación del ensamblaje debido a diferencias de tensión interna. Nuestros recientes desarrollos en hidrogel de NVCL, mejorados por la incorporación de nanoclay, nos han llevado a la creación de una estructura de dos capas para estudiar su respuesta de cambio de forma a través de varias temperaturas. Este estudio se centró en el comportamiento de flexión de muestras de dos capas compuestas por una capa de hidrogel activa y una capa pasiva no hinchable. Utilizando fotopolimerización, se fabricaron discos circulares y muestras rectangulares de dos capas de diferentes tamaños. Las muestras circulares homogéneas demostraron que la densidad del hidrogel aumentaba proporcionalmente con la temperatura, con la relación de hinchamiento exhibiendo dos tasas de cambio distintas por debajo y por encima de su LCST. En las muestras de dos capas, el volumen de la capa pasiva influenció la flexión, y se identificó su volumen óptimo. La investigación reveló que la geometría afectaba el efecto de flexión general debido a cambios en la rigidez de la capa pasiva. Por último, se demostró un agarre sensible a la temperatura capaz de levantar objetos varias veces su propio peso, destacando el potencial de los hidrogeles de NVCL como bioactuadores para cirugía mínimamente invasiva.