iPon Hírek

A hidrogélek alakváltozásai

Dátum | 2012. 05. 08.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A hidrogélek nagy mennyiségű víz megkötésére alkalmas, zselészerű polimerek, melyek a környezet nedvességtartalmától, pH-jától és hőmérsékletétől függően zsugorodnak vagy tágulnak, és közben mit sem veszítenek flexibilitásukból. Előnyös tulajdonságainak hála egy ideje már alkalmazzák ezeket számos területen, többek közt kontaktlencsék, pelenkák, illetve ragasztók gyártása során. A hidrogélek tulajdonságaikban nagyban hasonlítanak az élő szövetre, így az orvostudomány területén is előszeretettel alkalmazzák ezeket. Elkezdték kutatni az anyagok alkalmazási lehetőségeit a célzott gyógyszerbevitel során is. Ennek érdekében a hatóanyag szállítását végző hidrogél egységek megalkotásán dolgoznak, melyek egy adott környezeti stimulusra engedik szabadjára rakományukat. Ezek az egységek megfelelő tervezéssel a jövőben képesek lehetnek a hatóanyag szabályozott kibocsátására, illetve egy-egy egység akár több különféle gyógyszert is tárolhat, és mindig az adott szituációban alkalmazandó anyagot engedi szabadjára.

Az ilyesfajta hidrogél egységek megtervezésekor nagyon fontos tudni, hogyan hasad fel anyaguk a környezeti változás hatására. Ennek megjósolása mostanáig nagy nehézségekbe ütközött, minthogy azt is nagy erőfeszítésekkel lehetett csak kontrollálni, hogy egy adott mennyiségű és fajtájú hidrogél, adott hatásra, hogyan változtatja meg alakját. Nick Fang, az MIT kutatója és munkatársai éppen ezért a hidrogélek alakváltozásait kezdték tanulmányozni, remélve, hogy ennek jobb megismerése révén szabályozni tudják majd a kialakuló formákat. A kutatás során vizsgálták a hidrogél kezdeti és „végső” formáját, valamint a közeget, amelyben alakot vált. A Physical Review Letters oldalain megjelenő tanulmányukban a kutatók arról számolnak be, hogy az eredmények alapján képesek a komplex formák kialakulását irányítani és megjósolni, hogy adott körülmények között, milyen alakzatok képződnek.

A kísérletek során megfigyelt formák és a modell által megjósolt alakzatok
A különféle hidrogél struktúrák létrehozásához egy 3D-nyomtatáshoz hasonló módszert alkalmaztak, vagyis rétegről rétegre építették fel a kívánt formát. A technológiával különféle csőszerű formákat alkottak, majd folyadékba merítve ezeket megfigyelték, hogyan változik alakjuk. A hengerek mindegyike hullámos felületű, csillag alakú struktúrává alakult, de az eredeti alak eltérései jól meghatározható különbségeket eredményeztek a végeredményben is. Az alacsony, nagy átmérőjű csövek redőzöttebb struktúrákká alakultak át, mint a magasabb és vékonyabb hengerformák. Ez utóbbiak sokkal kevésbé „ráncos” alakká formálódtak.

Fang véleménye szerint a hidrogél folyadékban történő tágulása során több különböző körülmény együttes hatása alakítja ki a végső alakot. A kísérletben vizsgált hengeres formák több módon változtathatják meg szerkezetüket: görbülhetnek, hajolhatnak, nyúlhatnak. Hogy ezek közül melyik lesz az elsődleges, azt az eredeti forma magassága, átmérője és falának vastagsága határozza meg. A kísérleti eredmények alapján a kutatócsoport megalkotta a folyamat analitikai modelljét, melynek segítségével az említett adatok alapján nagy biztonsággal megjósolható, hogy milyen formát vesz fel folyadékba merítve egy adott hidrogéltömb.

A kutatók szerint a hidrogélek ilyetén viselkedése a természetben megtalálható komplex alakzatok kialakulására is magyarázattal szolgálhat. A paprikák változatos formavilága, az agykéreg és az ujj redői, valamint számos más élő szövet összetett mintázata mind a leírthoz nagyon hasonló módon alakulhat ki, így ezen formák keletkezésének tanulmányozásához is létfontosságú információkkal szolgálhat a hidrogélek alakváltozásainak további vizsgálata.


 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!