jueves, 10 de noviembre de 2011

Un material que se autorrepara a temperatura ambiente.


Un gel puede repararse a sí mismo simplemente poniendo en contacto las superficies de rotura. El material es capaz de autorrepararse incluso después de cinco días de haber sufrido el daño expuesto a un ambiente rico en oxígeno, en ausencia de luz y a temperatura ambiente.

Un gel es básicamente una estructura tridimensional sólida que alberga un líquido. El gel de ducha es un ejemplo, pero la gelatina comestible se aproxima más a la idea de gel técnico. La combinación de plasticidad y estructura sólida los hace candidatos ideales en el desarrollo de materiales inteligentes.

Los materiales autorreparadores tienen la capacidad de repararse a sí mismos cuando sufren un daño. Esta es una característica importante en los implantes médicos o en dispositivos astronáuticos. Los materiales inteligentes que presentan esta característica la consiguen por dos vías, bien por química supramolecular del tipo interacciones huésped-hospedador, que son muy rápidas pero muy sensibles a la presencia de agua, o por enlaces covalentes específicos, tolerantes al agua y a otros grupos funcionales competidores, pero que requieren un aporte energético (luz, calor o ambos) para reconstruir los enlaces.

Se deduce de lo anterior que la química del material inteligente autorreparador ideal es aquella en la que la reparación se produce sin estimulación y no depende de condiciones especiales del entorno, más allá del contacto físico de las superficies a reparar.

Un paso en esta dirección lo ha dado el equipo encabezado por Keiichi Imato, de la Universidad Kyushu (Japón), al conseguir una molécula con capacidad de entrecruzamiento, es decir, de formar redes tridimensionales, que puede dividirse formando un par de radicales, moléculas muy reactivas por tener electrones desparejados.

La clave química del material está en que en realidad la molécula unidad, diarilbibenzofuranona (DABBF), no es realmente una molécula estable, sino que está en equilibrio con sus dos partes constituyentes, radicales de arilbenzofuranona, es decir, está permanentemente rompiéndose y creándose. Esto significa que simplemente hay que poner en contacto dos superficies de DABBF para que terminen uniéndose o, lo que es lo mismo, si una superficie de DABBF se ve dañada el mero contacto hace que se autorrepare. En 24 horas el gel tiene la misma fortaleza que antes del daño.



Este resultado es más una prueba de principio que otra cosa, pero eso no le resta un ápice de su interés. Las aplicaciones más evidentes, como decíamos arriba, están en los campos de la exploración espacial y en los implantes médicos. Una barrera que queda por superar es la de la toxicidad, sin bien el DABBF no tiene pinta de ser muy tóxico, el disolvente que le acompaña (orgánico) lo es, y los radicales libres suelen serlo, y mucho.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la IV Edición del Carnaval de la Tecnología que alberga Eureka y en la IX Edición del Carnaval de Química que acoge Hablando de ciencia.

Referencia:

Imato, K., Nishihara, M., Kanehara, T., Amamoto, Y., Takahara, A., & Otsuka, H. (2011). Self-Healing of Chemical Gels Cross-Linked by Diarylbibenzofuranone-Based Trigger-Free Dynamic Covalent Bonds at Room Temperature Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.201104069