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Bioplastics01:27

Bioplastics

73
Bioplastics derived from microbial processes present a sustainable alternative to conventional petroleum-based plastics. Among these, polyhydroxyalkanoates (PHAs), particularly polyhydroxybutyrates (PHBs), have emerged as prominent candidates due to their biodegradability and biocompatibility. These polymers are synthesized by a variety of bacteria, such as Cupriavidus necator and Pseudomonas putida, which naturally accumulate PHAs as intracellular carbon and energy reserves, especially under...
73
Microbial Bioremediation of Plastics01:28

Microbial Bioremediation of Plastics

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Polyethylene terephthalate (PET) is a synthetic polymer widely utilized in the packaging industry, particularly for bottles and containers. Due to its chemical stability and durability, PET accumulates in the environment, contributing significantly to plastic pollution. It comprises repeating units of terephthalic acid and ethylene glycol, resulting in a semi-crystalline structure that is resistant to natural degradation processes.A notable breakthrough in plastic biodegradation came with the...
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Películas de polímero supercontractiles resistentes al agua para interfaces bioelectrónicas

Junqi Yi1,2, Guijin Zou3, Jianping Huang4

  • 1Innovative Center for Flexible Devices (iFLEX), Max Planck-NTU Joint Lab for Artificial Senses, School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, Singapore, Singapore.

Nature
|December 13, 2023
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron películas de polímero resistentes al agua inspiradas en la seda de araña. Estas películas súper contráctiles se encogen rápidamente cuando están mojadas, formando hidrogeles suaves y elásticos ideales para las interfaces electrónicas de tejido de próxima generación.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencia de los biomateriales
  • Ingeniería de materiales
  • Biotecnología

Sus antecedentes:

  • Las interfaces estandarizadas simplifican la conexión de dispositivos electrónicos, pero no son adecuadas para tejidos biológicos blandos y de forma irregular.
  • Los materiales adaptativos a la forma existentes, como las películas termorretráctiles, son demasiado duros y requieren altas temperaturas, lo que los hace incompatibles con las aplicaciones biológicas.
  • El desarrollo de materiales sensibles a estímulos con propiedades adecuadas tanto para los tejidos biológicos como para la integración electrónica sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

  • Diseñar y sintetizar nuevas películas de polímero supercontractiles sensibles al agua para interfaces avanzadas de electrónica tisular.
  • Para crear un material que exhibe rápidas y grandes contracciones al mojarse y posee propiedades mecánicas compatibles con los tejidos biológicos.
  • Demostrar la utilidad de estas películas en la fabricación de matrices de electrodos adaptables a la forma para aplicaciones in vivo.

Principales métodos:

  • Inspirado en la seda de araña, se diseñó una película de polímero utilizando óxido de polietileno y un complejo de inclusión de polietilenglicol-α-ciclodextrina.
  • Se investigó el mecanismo de supercontracción de la película, atribuido a sus estructuras jerárquicas microporosas alineadas.
  • Las matrices de electrodos adaptativos a la forma se fabricaron utilizando las películas supercontractiles para la implantación y el envoltorio conformal alrededor de objetivos biológicos.

Principales resultados:

  • Las películas desarrolladas exhiben supercontracción, reduciendo más del 50% de longitud en segundos al mojarse.
  • Después de la contracción, las películas se transforman en suaves (aprox. 100 kPa) y muy elástica (aprox. 600%) de películas delgadas de hidrogel.
  • Las películas facilitaron la envoltura conformal alrededor de varios órganos (nervios, músculos, corazón) y permitieron la estimulación nerviosa in vivo y el registro electrofisiológico.

Conclusiones:

  • Las películas de polímero supercontractiles que responden al agua ofrecen una solución prometedora para las interfaces de electrónica tisular de próxima generación.
  • Las propiedades del material permiten una implantación simplificada y una integración conforme con diversos tejidos biológicos.
  • Esta tecnología amplía la aplicación de materiales adaptativos a la forma en la biomedicina y la bioelectrónica.