Koža je úžasný orgán. Je flexibilná, ale zároveň pevná, reguluje telesnú teplotu a chráni vnútorné orgány. Okrem toho má jedinečnú schopnosť samoliečenia. Práve táto vlastnosť sa stala inšpiráciou pre nový výskum hydrogelu, ktorý má potenciál revolučne zmeniť medicínu, robotiku a materiálovú vedu.
Prelomový objav v oblasti hydrogelu
Vedci z Aalto University a University of Bayreuth vyvinuli nový hydrogel so schopnosťou samoliečenia, podobne ako ľudská koža. Výsledky ich výskumu,
publikované v prestížnej vedeckej publikácii Nature Materials, naznačujú, že tento materiál môže priniesť prelom v oblasti mäkkej robotiky,
hojenia rán, vývoja umelých koží a cieleného podávania liekov.
Hydrogely a ich široké využitie
Hydrogely sa v súčasnosti uplatňujú v rôznych oblastiach medicíny a vedy. Používajú sa napríklad v obväzoch na rýchlejšie hojenie rán a prevenciu infekcií,
pri cielenom podávaní liekov do organizmu a na regeneráciu tkanív a kostí.
Vynikajú svojou flexibilitou, schopnosťou zadržiavať vodu a absorpciou, čo ich
robí ideálnymi pre biomedicínske aplikácie.
Nový prístup k výrobe samoliečiacich hydrogélov
Pred týmto objavom vedci dokázali vytvoriť hydrogely, ktoré napodobňovali buď pevnosť a flexibilitu kože, alebo jej schopnosť samoliečenia. Teraz sa však podarilo spojiť tieto vlastnosti do jedného materiálu. Kľúčom k úspechu bolo pridanie "veľmi tenkých ílovitých nanosheetov" do hydrogélu, čo zabezpečilo súčasne flexibilitu aj schopnosť regenerácie.
Mechanizmus fungovania: Prepletenie a UV svetlo
Výskumný tím objavil mechanizmus, ktorý výrazne posilnil tradične mäkké hydrogely. Po usporiadaní nanosheetov vedec Chen Liang zmiešal vodu obsahujúcu
nanosheety s práškom monomérov. Následne túto zmes vystavil UV žiarenia,
podobne ako pri vytvrdzovaní gélového laku na nechtoch.
"UV žiarenie spôsobí, že sa jednotlivé molekuly spoja a vytvoria elastickú pevnú štruktúru – hydrogel," vysvetlil Liang.
Po rozrezaní gélu nožom vedci zaznamenali, že sa materiál do 4 hodín zregeneroval na 80-90 %. Po 24 hodinách bol hydrogel úplne opravený.
"Prepletenie znamená, že tenké polymérové vrstvy sa začnú náhodne ovíjať okolo seba ako drobné nite vlny," dodal Zhang. "Keď sú
polyméry úplne prepletené, stávajú sa nerozoznateľnými a pri poranení sa opäť
spájajú."
Budúcnosť hydrogélov v medicíne a robotike
Vedci dúfajú, že tento materiál nájde využitie v biomedicínskych technológiách a mäkkej robotike. Môže sa aplikovať napríklad na chirurgické
roboty alebo ako umelá koža.
"Tento objav je vzrušujúcim príkladom toho, ako sa môžeme inšpirovať biologickými materiálmi na vytvorenie nových syntetických materiálov,"
uviedol Olli Ikkala z Aalto University. "Predstavte si roboty s odolnou,
samoliečiacou kožou alebo syntetické tkanivá, ktoré sa dokážu automaticky
opraviť. Takéto objavy môžu zmeniť pravidlá v dizajne materiálov."
Hoci aplikácia tohto hydrogélu v praxi si ešte vyžaduje čas, ide o významný krok smerom k novým vedeckým a technologickým prelomom.
Pre používanie spravodajstva Netky.sk je potrebné povoliť cookies