Los científicos han descubierto cómo funciona el efecto piezoiónico en los hidrogeles

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Los científicos han descubierto cómo funciona el efecto piezoiónico en los hidrogeles, allanando el camino para el uso de pieles iónicas en prótesis de extremidades y manos robóticas. Las pieles iónicas se componen de hidrogeles flexibles y biocompatibles que utilizan iones para transmitir una carga eléctrica para simular las características sensoriales de la piel normal. A diferencia de las pieles inteligentes compuestas de plásticos y metales, los hidrogeles son más cómodos de usar y tienen la suavidad de la piel real. Cuando estos hidrogeles entran en contacto, generan voltajes, el efecto piezoiónico, pero los científicos no sabían cómo hasta que un equipo de la Universidad de Columbia Británica (UBC) ideó un experimento único, que se informó en Science. Yuta Dobashi, autor principal del estudio, desarrolló sensores de hidrogel que contienen sales con tamaños variados de iones positivos y negativos bajo la dirección del investigador de la UBC, el Dr. John Madden. Él y los investigadores de los departamentos de física y química de la UBC utilizaron campos magnéticos para rastrear cómo se movían los iones cuando se aplicaba presión al sensor. Según los investigadores, esta nueva información demuestra que los hidrogeles perciben la presión de la misma manera que los humanos, cambiando los iones en reacción a la presión, abriendo así nuevos usos para las pieles iónicas. Otra aplicación, según UBC, es un sensor de hidrogel suave colocado en la piel que puede monitorear los signos vitales de un paciente mientras es discreto y autoalimentado. Yael Petel, un graduado de doctorado en química de la UBC, y Carl Michal, profesor de física de la UBC, contribuyeron a la investigación, que empleó la interacción entre los campos magnéticos fuertes y los giros nucleares de los iones para rastrear los movimientos de los iones dentro de los hidrogeles. Giao Nguyen, Cédric Plesse y Frédéric Vidal de la Universidad CY Cergy Paris de Francia contribuyeron a la creación de una nueva hipótesis sobre cómo se forman la carga y el voltaje en los hidrogeles. Dobashi declaró: “Cuando se aplica presión al gel, esa presión dispersa los iones en el líquido a diferentes velocidades, creando una señal eléctrica. Los iones positivos, que tienden a ser más pequeños, se mueven más rápido que los iones negativos más grandes. Esto da como resultado una distribución de iones desigual que crea un campo eléctrico, que es lo que hace que un sensor piezoiónico funcione. Podemos imaginar un futuro en el que se utilicen "iontrónicos" gelatinosos para implantes corporales. Se pueden implantar articulaciones artificiales, sin temor al rechazo dentro del cuerpo humano. Los dispositivos iónicos se pueden usar como parte del cartílago artificial de la rodilla, agregando un elemento de detección inteligente. Un implante de gel piezoiónico podría liberar fármacos en función de la cantidad de presión que detecte, por ejemplo”. Un profesor de ingeniería eléctrica e informática en la facultad de ciencias aplicadas de la UBC, el Dr. Madden, afirmó: “La aplicación obvia es crear sensores que interactúen directamente con las células y el sistema nervioso ya que los voltajes, las corrientes y los tiempos de respuesta son similares a los de las membranas celulares. Cuando conectamos nuestro sensor a un nervio, produce una señal en el nervio. El nervio, a su vez, activa la contracción muscular. Puedes imaginarte un brazo protésico cubierto con una piel iónica. La piel detecta un objeto a través del tacto o la presión, transmite esa información a través de los nervios al cerebro, y el cerebro luego activa los motores necesarios para levantar o sostener el objeto. Con un mayor desarrollo de la piel del sensor y las interfaces con los nervios, esta interfaz biónica es concebible. Las pieles inteligentes pueden integrarse en la ropa o colocarse directamente sobre la piel, y las pieles iónicas son una de las tecnologías que pueden promover ese crecimiento”.

“Los científicos han descubierto cómo funciona el efecto piezoiónico en los hidrogeles.“
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