Efecto del procesamiento de hidrogeles de alginato sobre su respuesta electromecánica

Abstract

Un material se define como músculo artificial cuando este es capaz de contraerse, expandirse o rotar de forma reversible mediante un estímulo externo como puede ser presión, temperatura, voltaje, entre otras variables. Los primeros músculos artificiales fueron mecanismos con estructura metálica y con movimientos hidráulicos, lo cual se encuentra muy alejado de lo que es un músculo natural. Es por ello, que en los últimos años se han estado estudiado materiales que se asemejen a los tejidos naturales, entre ellos los hidrogeles presentan una gran cantidad de agua en su estructura, al igual que la composición de los seres humanos, lo que contribuye a su biocompatibilidad. Además, son materiales de bajo costo que pueden tomar distintas formas según la aplicación que se requiera. Se proponen tres métodos de procesamiento distintos para la obtención de láminas de alginato entrecruzadas químicamente con ácido adípico dihidrazida e iónicamente con cloruro de calcio respectivamente, estos son: hidrogel, hidrogel liofilizado, hidrogel impreso y liofilizado. También se estudia la incorporación de nanofibras de celulosa oxidada mediante TEMPO y óxido de grafeno. De esta manera se busca obtener una rápida respuesta del hidrogel ante un campo eléctrico. Se estudió la capacidad de absorción sobre una solución de cloruro de sodio al 0,9\% p/v, encontrándose que mientras el hidrogel solo tiene 25 g/g, la presencia de nanofibras de celulosa aumentó este valor a 40 g/g. En cuanto a la incorporación de óxido de grafeno se obtuvo un 40 g/g al utilizar una concentración de 0,1\% v/v y luego disminuyó a 15 g/g al aumentar la concentración a 1\% v/v. En las pruebas de flexión con campo eléctrico, se observó que liofilizar las muestras de alginato no afecta en su respuesta. Con respecto al uso de impresión 3D presentó resultados que no son concluyentes debido a la diferencia de espesor de las muestras impresas con respecto a las no impresas. El uso de nanofibras de celulosa oxidada mediante TEMPO aceleraron el tiempo necesario para alcanzar su máxima flexión a solo 20 m, además de obtener un ángulo máximo de 105 grados a diferencia de los 93 grados del alginato. Por último, se observó que la incorporación de óxido de grafeno en bajas concentraciones aumenta el ángulo máximo a 113 grados. Se concluye que todos las muestras presentaron un comportamiento electroactivo, además el uso de nanofibras de celulosa oxidada mediante TEMPO y el óxido de grafeno en bajas concentraciones aumenta la respuesta del hidrogel en un campo eléctrico.