Hidrogeles de poli(vinilo) alcohol con propiedades mecánicas ajustables de amplio rango a través del efecto Hofmeister

Las hidrogeles, que exhiben amplias aplicaciones en robótica suave, ingeniería de tejidos, electrónica implantable, etc., a menudo requieren un ajuste sofisticado de las propiedades mecánicas del hidrogel para satisfacer demandas específicas. Por ejemplo, la robótica suave necesita hidrogeles resistentes; el cultivo de células madre requiere diversos módulos adecuados para tejidos; y las sondas neuronales desean un módulo ajustable de forma dinámica. En este trabajo, se informa de una estrategia para alterar ampliamente las propiedades mecánicas de los hidrogeles de manera reversible mediante la modificación de los estados de agregación de las cadenas poliméricas por iones, basándose en el efecto Hofmeister. Se fabrica un hidrogel de poli(vinilo) alcohol (PVA) ultrarresistente como material ejemplar (resistencia 150 ± 20 MJ m-3), que supera a polímeros sintéticos como el poli(dimetilsiloxano), caucho sintético y seda de araña natural. Con varios iones, las diversas propiedades mecánicas del hidrogel se modulan continua y reversiblemente in situ en una amplia ventana: resistencia a la tracción de 50 ± 9 kPa a 15 ± 1 MPa, resistencia de 0.0167 ± 0.003 a 150 ± 20 MJ m-3, elongación de 300 ± 100% a 2100 ± 300%, y módulo de 24 ± 2 a 2500 ± 140 kPa. Importante es que los iones actúan solo como activadores de gelación y moduladores de propiedades, no necesariamente requieren permanecer en el gel, manteniendo la alta biocompatibilidad del PVA sin excesos de iones. Esta estrategia, que permite un alto rendimiento mecánico y una amplia tunabilidad dinámica, presenta una plataforma universal para amplias aplicaciones, desde biomedicina hasta electrónica vestible.