Dotychczas najbardziej niezwykłe zdolności regeneracji posiadała jedynie ludzka skóra, która łączy w sobie wytrzymałość i elastyczność, a także ma zdolność do samoleczenia w ciągu 24 godzin od urazu. Sztucznie syntetyzowane żele nie były w stanie jej dorównać. Naukowcy z Uniwersytetu Aalto i Uniwersytetu w Bayreuth przekroczyli, jak się wydawało, nieprzekraczalną granicę i stworzyli coś, co dorównuje zdolnościom ludzkiej skóry.
Skóra dla ludzi i humanoidów
Naukowcy opracowali samonaprawiający się, elastyczny i mocny hydrożel. To prawdziwy kamień milowy, który otwiera okno na nowe możliwości w dziedzinie gojenia ran, miękkiej robotyki, sztucznej skóry, a nawet podawania leków. Aby uzyskać te cechy w sztywnym hydrożelu, naukowcy użyli ultracienkich nanopłytek gliny. Te arkusze stworzyły gęstą, splątaną sieć polimerów, która wzmocniła hydrożele i zapobiegła ich nadmiernemu zmiękczeniu. Zwiększyły również zdolność żelu do samonaprawy.
Naukowcy zmieszali proszek monomerów z wodą zawierającą nanopłytki, a następnie mieszaninę umieszczono pod lampą UV. – Promieniowanie UV z lampy powoduje, że poszczególne cząsteczki wiążą się ze sobą, dzięki czemu wszystko staje się elastycznym ciałem stałym – żelem – wyjaśnia Chen Liang, jedna z autorek badania.
Czytaj więcej
Naukowcy z University of Texas przeprowadzili udany eksperyment, który może mieć ogromny potencjał do zastosowania w medycynie. W pionierskim badan...
Innowacja ta opiera się w dużej mierze na późniejszych interakcjach polimerów. – Splątanie oznacza, że cienkie warstwy polimeru zaczynają owijać się wokół siebie jak maleńkie włóczki z wełny, ale w losowej kolejności – dodaje Hang Zhang z Uniwersytetu Aalto. „Gdy polimery są całkowicie splątane, nie można ich odróżnić od siebie. Są bardzo dynamiczne i mobilne na poziomie molekularnym, a gdy je przetniesz, zaczynają się ponownie splatać – wyjaśnia.
Proces „gojenia” tej super skóry jest fenomenalnie szybki. Hydrożel naprawia się w 80–90 proc. w ciągu pierwszych czterech godzin od przecięcia i całkowicie regeneruje się w ciągu dwudziestu czterech godzin. Hydrożel składa się z około 10 tys. warstw nanopłytek w próbce o grubości jednego milimetra, co pozwala mu osiągnąć sztywność zbliżoną do ludzkiej skóry, a jednocześnie umożliwia rozciąganie.
Przyszłość w syntetycznych tkankach
– Ta praca jest ekscytującym przykładem tego, jak materiały biologiczne inspirują nas do poszukiwania nowych kombinacji właściwości materiałów syntetycznych. Wyobraź sobie roboty z wytrzymałą, samonaprawiającą się skórą lub syntetyczne tkanki, które autonomicznie się naprawiają – mówi profesor Olli Ikkala z Uniwersytetu Aalto. – To fundamentalne odkrycie, które mogłoby odnowić zasady projektowania materiałów – dodaje.
Po dalszym rozwoju i badaniach w celach komercyjnych, samonaprawiające się syntetyczne tkanki, elastyczne roboty z ochronnymi warstwami zewnętrznymi i materiały medyczne, które mogą autonomicznie naprawiać uszkodzenia, mogą skorzystać z tego badania. – Sztywne, mocne i samonaprawiające się hydrożele od dawna stanowią wyzwanie. Odkryliśmy mechanizm wzmacniający konwencjonalnie miękkie hydrożele. To może zrewolucjonizować rozwój nowych materiałów o właściwościach inspirowanych biologią – podsumowuje Zhang.
