Así funciona el hidrogel del MIT que reduce la humedad y las ampollas en parches e implantes

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desarrollaron un hidrogel permeable al aire que puede usarse durante más tiempo en vendajes, implantes y sensores portátiles sin irritar la piel, un avance que apunta a resolver una limitación histórica de estos materiales: su incapacidad para dejar pasar oxígeno y evitar la acumulación de humedad, informó el portal de noticias del propio instituto.

El material mantuvo lecturas nítidas en monitores cardíacos inalámbricos incluso después de 10 días de uso, y no provocó ampollas ni enrojecimiento en los voluntarios. En pruebas mecánicas, también conservó su red interna de canales de aire tras 10.000 ciclos de estiramiento y compresión.

Los hidrogeles se usan en parches médicos, aerosoles, adhesivos y sistemas de liberación de fármacos porque son blandos, elásticos y compatibles con tejidos biológicos. Su problema es estructural: contienen entre 80% y 90% de agua, una composición que dificulta el paso del aire y puede atrapar sudor y humedad cuando permanecen mucho tiempo sobre la piel o dentro del cuerpo.

Los resultados se publicaron en la revista Nature y, de acuerdo con el portal, podrían extender la vida útil de productos como vendajes transpirables, apósitos, mascarillas cosméticas, lentes de contacto, monitores de salud e implantes.

El hidrogel crea túneles internos para que pase el aire

Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e integrante de los departamentos de ingeniería civil y ambiental y de ingeniería y ciencia médica del MIT, explicó que el objetivo era lograr un hidrogel que dejara pasar aire sin perder su naturaleza altamente hidratada. “El agua y el oxígeno son esenciales para la vida. Ahora que añadimos aire a los hidrogeles, la gente puede encontrar aplicaciones muy amplias”, detalló.

Antes de este trabajo, otros grupos habían intentado volver transpirables estos materiales por dos vías. Una consistía en perforar agujeros microscópicos en el gel, pero esos poros se obstruían rápidamente al entrar en contacto con líquidos. La otra mezclaba el hidrogel con polímeros como la silicona, que sí permiten el paso del aire, aunque a costa de aumentar tanto la proporción de polímero que el material perdía hidratación.

La estrategia del equipo fue distinta. Los investigadores incorporaron a la fórmula convencional una cantidad muy pequeña de partículas de aerogel de sílice, descritas como burbujas de aire en forma sólida, y aprovecharon un fenómeno conocido como separación de fases viscoelástica.

Ese proceso, comparable a la manera en que el aceite y el agua se separan al mezclarse, permitió que las moléculas de agua se agruparan entre sí más rápido que las escasas partículas de sílice.

Como resultado, se formaron grandes bolsas de agua y las partículas quedaron comprimidas en túneles finos e interconectados por donde podía fluir el aire.

Yan ilustró la estructura con una imagen cotidiana: “Son como perlas de tapioca. Las partículas están hechas de sílice, que es hidrófoba, lo que significa que el agua no quiere filtrarse a través de ellas, así que son muy estables en el agua”.

Shucong Li, también coautor principal, describió el resultado como una red de “carreteras” internas. “Es como si las partículas formaran una red de túneles conectados, como autopistas permeables al aire dentro del hidrogel hidratado”, afirmó.

Una vez confirmada esa red, el equipo fijó la estructura mediante entrecruzamiento químico, el proceso que inmoviliza el gel y conserva su arquitectura interna. El material resultante mantuvo la suavidad, elasticidad y resistencia de los hidrogeles convencionales, pero añadió la capacidad de dejar pasar aire.

Pruebas mostraron señal estable y ausencia de irritación

En uno de los ensayos, varios voluntarios llevaron el nuevo hidrogel adherido al pecho junto a un monitor inalámbrico de electrocardiograma, mientras hacían ejercicio durante 20 minutos. Los mismos participantes también usaron monitores fijados con adhesivos comerciales de hidrogel convencional.

Durante el entrenamiento, el nuevo material sostuvo una señal de ECG estable, mientras que el gel comercial mostró fluctuaciones marcadas. El equipo observó un resultado similar en una prueba de uso prolongado en la que un grupo de participantes llevaron el dispositivo de forma continua. “Vimos de manera consistente que después de 10 días la calidad de la señal del ECG seguía siendo bastante buena y, después de retirar el monitor, no había ampollas ni enrojecimiento perceptibles en la piel. Esto indica condiciones cutáneas saludables”, detalló Li

La durabilidad del material también fue parte central del estudio. Después de someterlo a estiramientos y compresiones repetidos, el hidrogel conservó su red de canales de aire, con una caída inferior al 5% en la permeabilidad al oxígeno.

“Eso importa, porque incluso con los latidos del corazón, el pecho sufre pequeñas tensiones de manera continua. Así que tenemos que asegurarnos de que este gel sea duradero para esa actividad diaria”, planteó el investigador.

Zhao sostuvo que el trabajo ofrece una vía nueva para fabricar hidrogeles transpirables y multifuncionales a partir del principio de separación de fases viscoelástica.

El estudio se realizó en parte con instalaciones de MIT.nano y contó con apoyo del National Institutes of Health, la National Science Foundation, agencia científica de Estados Unidos, y programas de investigación médica dirigidos por el Departamento de Defensa de Estados Unidos.