iPon Hírek

Időnként folyékonnyá váló, de alakjára emlékező hidrogélt alkottak

Dátum | 2012. 12. 11.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A Cornell kutatói megalkották a Terminátorból ismert T‒1000 egy sajátos változatát: az általuk kreált anyag ugyan nem fém, hanem szerves hidrogél, de olyan lágy, hogy képes folyadékként viselkedni, majd ezt követően újra felölti eredeti alakját.

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 tulajdonságaiknak köszönhetően egy ideje már számos területen alkalmazzák ezeket, például kontaktlencsék, pelenkák, illetve ragasztók gyártása során. A hidrogéleket a metaanyagok közé sorolják, hiszen különleges tulajdonságaikat nem annyira összetételüknek, hanem elsősorban sajátos szerkezetüknek köszönhetik.

Régóta fontolgatják a különleges anyagok orvosi alkalmazási lehetőségeit, többek közt a hatóanyagokat magukból lassan kiengedő konstrukciók létrehozásában, illetve pótolandó szövetek vázaként szeretnék alkalmazni az emberi szervezettel rendkívül kompatibilis hidrogéleket.


A Cornell kutatóinak új hidrogélje szintetikus DNS-ből áll, amely molekula a genetikai információk hordozásán túl kiválóan alkalmazható olyan szerkezetek építőelemeként is, amely képes magától felvenni a kívánt formát. A komplementer bázisok összekapcsolódnak egymással, és a DNS-szálak aprócska organikus legóelemekként rendeződnek össze. Az új hidrogél elkészítéséhez replikációt elősegítő enzimeket kevertek a DNS-hez, amelyből így hosszú láncok keletkeztek, amelyek aztán egy térbeli struktúrává kapcsolódtak össze.

A kísérlet nem várt eredménnyel zárult: az új anyag ugyanis önmagában folyadékként kezdett viselkedni, majd amikor vizes környezetbe helyezték visszanyerte eredeti alakját. Az elektronmikroszkópos felvételek megmutatták, hogy a hidrogél egy mikrométer átmérőjű, gömbszerű DNS-csomókból áll, amelyeket hosszabb DNS szálak nyomnak egymáshoz. Az egész szerkezet úgy viselkedik, mintha egy halom befőttesgumit szorosan egymásba gubancoltunk volna: határozott alakja van, ugyanakkor nagyon nyúlékony és rugalmasan deformálódik.


Hogy pontosan hogyan is működik a „folyékonnyá válás”, az egyelőre a kutatók számára is rejtély, de úgy sejtik, hogy a formát összetartó rugalmas kölcsönhatások annyira gyengék az anyagban, hogy a felületi feszültség és a gravitáció együttes hatása legyőzi ezeket, így a struktúra összeomlik. Ha azonban vízbe kerül, a felületi feszültség közel nullára csökken, a felhajtóerő pedig a gravitáció ellen hat, így ismét érvényesülhetnek az építőelemeket összekapcsoló erők.

A jelenség demonstrálására a szakértők betű alakú a hidrogélstruktúrákat gyártottak, amelyek vízmenetes környezetben alakjukat vesztették, majd vízbe helyezve ezeket újra visszanyerték formájukat. Egy másik kísérletben egy hengerforma hidrogél anyagába fém részecskéket kevertek, majd egy szigetelt csőbe helyezték ezt, amelynek a két végén elektromos kapcsolódási pontok voltak. Folyékony formában a hidrogél elérte, és összekapcsolta a cső két végét, zárva az áramkört, amikor azonban desztillált vizet öntöttek a csőbe, az anyag lapos hengerré formálódott, megszakítva az áramkört.

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!