Un equipo de científicos ha desarrollado un hidrogel que, gracias a la interacción electrostática que se da en los entornos altamente iónicos como el agua de mar, es capad de adherirse a distintas superficies con hasta una fuerza de 60 kilopascales. Este hecho le permite ser utilizado como un pegamento muy efectivo
Ponerse una tirita, entrar al mar y ver esta desaparecer entre el agua. Tal vez algunas resistan más o menos, pero la regla general es que el pegamento de estos productos y de muchos otros pierde su efectividad cuando entran en contacto con el agua. Sin embargo, este problema tiene los días contados debido a una reciente investigación que ha llevado a cabo la Universidad de Hokkaido, en Japón.
En concreto, un grupo de científicos ha logrado desarrollar un hidrogel, inspirado en la naturaleza, capaz de funcionar como un superpegamento en entornos altamente iónicos, como el agua de mar, superando problemas en los adhesivos marinos disponibles actualmente.
Antes de lograr este descubrimiento, los expertos estuvieron trabajando en el desarrollo de adhesivos para el medio marino inspirados en organismos que se adhieren a las superficies submarinas, como los mejillones. El problema es que estos productos a base de catecol se oxidan fácilmente y, por lo tanto, pierden su adhesividad, lo que lo hace menos útil para el propósito previsto.
Ante esto, Jian Ping Gong, autor del estudio publicado en Nature Communications, exploraron la posibilidad de desarrollar adhesivos que utilicen la interacción electrostática para adherirse a superficies con carga negativa como rocas, vidrio y metales debajo del mar.
Con la idea en la cabeza, el equipo construyó cadenas de polímeros hechas de dos tipos de monómeros: uno de ellos fabricado con un residuo «catiónico» cargado positivamente y el otro con un anillo «aromático». En los biosistemas, se sabe que las secuencias de aminoácidos catiónico-aromáticas adyacentes en las proteínas facilitan las interacciones electrostáticas en el agua salina. Sin embargo, ha sido un desafío introducir tales secuencias en polímeros sintéticos debido a las dificultades para controlar las secuencias de monómeros.
Además, durante el experimento, Gong y sus colegas descubrieron que los polímeros sintéticos con secuencias catiónico-aromáticas adyacentes podían fabricarse fácilmente utilizando un método altamente escalable y rentable llamado «polimerización por radicales libres asistida por complejo catión-p».
Así pues, los investigadores encontraron que los dos tipos de residuos en los polímeros se unieron para formar un hidrogel que se adhirió con una fuerza de 60 kilopascales a superficies sólidas cargadas negativamente en agua salada.
La adhesión fue en gran parte gracias a la interacción electrostática entre los residuos cargados positivamente en los polímeros y las superficies cargadas negativamente. Pero, curiosamente, los polímeros hechos de estos monómeros catiónicos-aromáticos sin secuencias adyacentes no eran tan adherentes, lo que indica que el residuo aromático adyacente mejora la interacción electrostática en entornos de alta fuerza iónica.
Gracias a este primer experimento, los científicos han destacado que su hidrogel podrá tener aplicaciones prometedoras como pegamentos para fugas submarinas, aglutinantes de arena marina para preservar ambientes marinos y coagulantes para concreto en el mar.
“Nuestro estudio también podría allanar el camino para sobre interacciones electrostáticas en entornos altamente iónicos”, ha concluido Jian Ping Gong.
