Ljudska koža ima unikatna svojstva koja je teško ponoviti, ona kombinuje čvrstoću i fleksibilnost i regeneriše u roku od 24 sata nakon povrede. Veštački sintetisani gelovi uspievaju postići jedno ili drugo, no naučnici sa Univerziteta Alto i Bajrojt su savladali ta ograničenja. Velika prekretnica u nauci materijala je postignuta nakon što je osmišljen samoisceljujući, fleksibilni i snažni hidrogel, a to otvara prostor za nove mogućnosti u oblastima zaceljivanja rana, meke robotike, veštačke kože i isporuke lekova.
Da bi postigli ove karakteristike u krutom gelu, istraživači su koristili ultratanke glinene nanoslojeve. Ovi listovi su kreirali gusto isprepletenu mrežu polimera, koji su ojačali hidrogelove i sprečili ih da budu premekani. Takođe psu ovećali mogućnost gela da se sam popravlja. Pomešali su prah monomera s vodom, koja sadrži nanoslojeve. Smesa je zatim stavljena pod iltraljubičastu (UV) lampu. „Zračenje uzrokuje da se pojedinačni molekuli vežu zajedno, tako da sve postaje elastična čvrsta masa, odnosno gel”, objasnio je Čen Liang, jedan od autora istraživanja. Inovacija se u velikoj mjeri oslanja na naknadne interakcije polimera.
„Vezivanje znači da se tanki slojevi polimera počinju uvijati jedan oko drugog poput sitnih vunenih niti, ali u nasumičnom redosledu. Kada su polimeri potpuno upleteni, ne mogu se razlikovati jedan od drugog. Veoma su dinamični i pokretni na molekularnom nivu, a kada ih presečete oni se ponovo počnu preplitati”, objasnio je Hang Džang sa Univerziteta Alto.
Proces zacjeljivanja je neverovatno brz. Hidrogel se regeneriše 80 do 90 posto u prva četiri sata nakon rezanja, odnosno u potpunosti za 24 sata. On sadrži oko 10.000 nanoslojeva u uzorku debljine jedan milimetar, što mu omogućava da postigne krutost sličnu ljudskoj koži, a istovremeno se može razvlačiti. „Ovaj rad je uzbudljiv primer kako nas biološki materijali inspirišu da tragamo za novim kombinacijama mogućnosti za sintetičke materijale. Zamislite robote s robusnom kožom koja se samoisceljuje ili sintetičko tkivo koje se autonomno popravlja. To je vrsta fundamentalnog otkrića koje bi moglo promeniti pravila dizajna materijala”, dodao je Oli Ikala s Univerziteta Alto.
Nakon dodatnog istraživanja i razvoja u komercijalne svrhe, samozaceljujuća sintetička tkiva, fleksibilni roboti sa zaštitnim spoljašnjim slojevima i medicinski materijali koji mogu autonomno popraviti oštećenja, mogli bi imati koristi od ove studije, „Kruti, snažni i samozaceljivi hidrogelovi dugo su bili izazov. Otkrili smo mehanizam za jačanje konvencionalno mekih hidrogelova. To bi moglo unieti revoluciju u razvoj novih materijala s bioinspirisanim svojstvima”, zaključio je Zhang.
(Kliks)
