ალტოსა და ბაიროითის უნივერსიტეტების მკვლევრებმა შექმნეს ინოვაციური ჰიდროგელი, რომელიც აერთიანებს აქამდე შეუთავსებელ თვისებებს: განსაკუთრებულ სიმტკიცეს, მაღალ მოქნილობასა და თვითაღდგენის უნარს.
ეს მიღწევა ხსნის ახალ შესაძლებლობებს ისეთ სფეროებში, როგორიცაა ხელოვნური კანის შექმნა, რბილი რობოტიკა და ჭრილობების სწრაფი შეხორცება. ამ რევოლუციურმა მასალამ, შესაძლოა, შეცვალოს თამაშის წესები ბიომედიცინაში და არა მხოლოდ.
ევროპელმა მკვლევრებმა მნიშვნელოვანი ნაბიჯი გადადგეს სინთეზური ჰიდროგელის შექმნით, რომელიც პირველად ახდენს ადამიანის კანისთვის დამახასიათებელი სიმტკიცის, მოქნილობისა და თვითაღდგენის უნიკალური კომბინაციის რეპლიკაციას. როგორც “Nature Materials”-ში გამოქვეყნებულ კვლევაშია აღწერილი, ეს ინოვაციური მასალა რევოლუციურ ცვლილებებს გვპირდება.
ადამიანის კანს, მისი სირბილისა და ელასტიურობის გამო, ხშირად გელს ადარებენ, თუმცა კანს აქვს თვისებები, რომელთა იმიტაცია რთულია – განსაკუთრებით თვითაღდგენის უნარი, მაღალი სიმტკიცე და ელასტიურობა. აქამდე სინთეზურ გელებს მხოლოდ ერთი ან მეორე თვისების გამეორება შეეძლოთ.
ახალი ჰიდროგელი, რომელიც ფინეთის ალტოსა და გერმანიის ბაიროითის უნივერსიტეტების მეცნიერებმა შექმნეს, ორივე აღნიშნულ თვისებას აერთიანებს. მისი საიდუმლო უნიკალურ მოლეკულურ სტრუქტურაშია. მეცნიერების გუნდმა ჰიდროგელს თიხის ძალიან თხელი და დიდი ნანოფურცლები შეურია. ამან შექმნა უაღრესად მოწესრიგებული ქსელი, რომელშიც პოლიმერული ჯაჭვები ნანოფურცლებს შორის მჭიდროდაა გადახლართული.
როგორც ალტოს უნივერსიტეტის დოქტორი ჰანგ ჟანგი განმარტავს, როდესაც პოლიმერები სრულად არის გადახლართული, ისინი ერთმანეთისგან არ განსხვავდებიან და მოლეკულურ დონეზე დინამიკურები და მოძრავები ხდებიან. ხელოვნური კანის გაჭრისას პოლიმერები ხელახლა იწყებენ გადახვევას, რაც მასალას თვითაღდგენის საშუალებას აძლევს.
ხელოვნური კანის წარმოების პროცესი საოცრად მარტივია. მონომერების ფხვნილს ურევენ წყალს, რომელიც შეიცავს ნანოფურცლებს, შემდეგ მასზე ულტრაიისფერი შუქით ზემოქმედებენ. ულტრაიისფერი ნათება იწვევს მოლეკულების შეკავშირებას მყარ ელასტიურ გელად. ეს პოლიმერული ქსელი სწრაფად მკურნალობს საკუთარ თავს. გაჭრიდან ოთხი საათის შემდეგ, მასალა უკვე 80–90%-ითაა აღდგენილი, 24 საათში კი – სრულად.
მექანიკური თვალსაზრისით, ჰიდროგელს შთამბეჭდავი უნარები აქვს. მასალის ერთ მილიმეტრში 10 000-მდე ნანოფურცლის ფენაა, რაც მას კანის მსგავს სიმტკიცესა და მოქნილობას ანიჭებს.
ალტო უნივერსიტეტის პროფესორი ოლი იკალა მიუთითებს, რომ მათ ნამუშევარში ინსპირაციის წყაროა ბუნება. მისი თქმით, სწორედ ბუნება იძლევა მოტივაციას, შექმნან ისეთი ხელოვნური ქსოვილები ან რობოტული კანი, რომლებსაც თვითაღდგენა შეეძლებათ. პროფესორი ამას მნიშვნელოვან მიღწევად მიიჩნევს მატერიათმცოდნეობაში.
ბაიროითის უნივერსიტეტის პროფესორი იოზეფ ბროი, რომელიც ნანოფურცლების შექმნის პროცესს ხელმძღვანელობდა, განმარტავს, რა სიზუსტეა საჭირო ამ პროცესში. ის ამბობს: „წარმოიდგინეთ, რომ პრინტერის ქაღალდის დასტას ისე აცალკევებთ, რომ თითოეულ ფურცელს შორის ზუსტად 1 მილიმეტრი მანძილი იყოს. ჩვენ სწორედ ასეთი, ძალიან ზუსტი კონტროლი გვჭირდება ნანო მასშტაბზე.“
მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტექნოლიგიის პრაქტიკული გამოყენება ჯერ კიდევ შორეული პერსპექტივაა, ეს ინოვაცია მნიშვნელოვანი ნაბიჯია გამძლე და თვითაღდგენადი მასალებისკენ, რომლებიც მედიცინასა და რობოტიკაში გადამწყვეტ ცვლილებებს მოახდენენ.
წყარო: Nature
