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(Noticias de Nanowerk) Como sugiere su nombre, los hidrogeles comienzan en forma líquida como monómeros. Este líquido viscoso, que puede estar hecho de materiales sintéticos o naturales que van desde poliéster hasta alginato de sodio, puede usarse como tinta para impresión 3D. La tinta primero se llena en una jeringa, luego se bombea a través de la aguja como un filamento delgado y se solidifica en una estructura multidimensional después de la impresión 3D, al igual que la gelatina se mezcla primero como líquido antes de convertirse en un postre suave y flexible.
Cuando los hidrogeles se colocan en el ambiente adecuado, los monómeros en el líquido se entrecruzan para formar polímeros que le dan su forma al hidrogel y le permiten atrapar el agua.
![Seis bloques que muestran tres opciones de tamaño para el patrón de fibra frente a tres diseños en zigzag diferentes para el tubo de hidrogel. Los números más grandes exteriores indican el tamaño del patrón, mientras que el número más pequeño indica el ancho del diseño general del tubo.](https://www.nanowerk.com/news2/robotics/id61478_1.jpg)
Uno podría imaginar que estos materiales flexibles también son delicados, y eso es una desventaja cuando se trabaja con hidrogeles para aplicaciones robóticas. Para resolver este problema y permitir el uso de hidrogeles en una variedad más amplia de tareas y entornos hostiles, Wenhuan Sun, Ph.D. Un estudiante de ingeniería mecánica coasesorado por Victoria Webster-Wood y Adam Feinberg diseñó una extrusora de fibra continua, un dispositivo que fortalece los hidrogeles para que no se rompan fácilmente ni pierdan su forma cuando se someten a estrés.
Feinberg, profesor de ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería de materiales, desarrolló previamente la impresora 3D en la que se probaron por primera vez las extrusoras de fibra.
La incorporación de fibras en hidrogeles durante el proceso de impresión mejora sus propiedades mecánicas, haciéndolas menos frágiles. La creación de una extrusora de fibra de código abierto disponible comercialmente beneficiará la investigación futura de hidrogel. El diseño de la extrusora del equipo no solo es relativamente económico (alrededor de 53 dólares), sino que es compatible con muchos dispositivos de impresión 3D de uso doméstico y ha sido probado con éxito en hidrogeles incrustados con fibras sintéticas y naturales, incluidas la seda y el colágeno.
El artículo del equipo, «Extrusora de fibra continua para impresoras 3D de escritorio contra la impresión 3D de hidrogel integrada en fibra larga», publicado en HardwareX, sirve casi como una fórmula para otros investigadores que buscan experimentar con la impresión 3D de hidrogel integrada en fibra.
![extrusora de fibra](https://www.nanowerk.com/news2/robotics/id61478_2.jpg)
«Este documento describe todo el proceso de cómo construimos Fiber Print Hub para que otras personas puedan hacer referencia fácilmente a nuestro trabajo y luego crear el suyo sin orientación adicional», dice Sun sobre cómo su investigación sirve a la comunidad de robótica.
Si los hidrogeles mantienen su integridad estructural, pueden usarse en una variedad más amplia de situaciones. Sus propiedades únicas, como la flexibilidad y la suavidad, las convierten en herramientas ideales para la administración de fármacos y la ingeniería de tejidos, pero su robustez física abre la puerta a tareas más amplias en robótica blanda. Debido a que las extrusoras de fibra continua funcionan bien con materiales naturales como el colágeno y el alginato, los hidrogeles reforzados están preparados para convertirse en un material adaptable para los robots blandos y, además, son ecológicos.
«Estamos realmente interesados en cómo podemos usar materiales biodegradables en robots», dice Webster-Wood, profesor asistente de ingeniería mecánica que fundó el Grupo de Robótica Orgánica y Biohíbrida. «Estos hidrogeles vegetales son una dirección realmente interesante porque básicamente podemos cultivar y reciclar los materiales para los robots».
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