Proteïen van 'n klein, smaaklike weekdier het die Michigan Tegnologiese Universiteit se Bruce P. Lee geïnspireer om 'n nuwe tipe hidrogel-aktuator uit te vind.
Hydrogels is sagte netwerke van polimere met 'n hoë waterinhoud, soos jello. As gevolg van hul sagte, sagte tekstuur, het hulle die potensiaal om veilig met lewende weefsels te kommunikeer en het toepassings in 'n aantal mediese gebiede, insluitend weefselingenieurswese. Lee, 'n assistent-professor in biomediese ingenieurswese, wou 'n hidrogel maak wat nie net daar sou sit nie.
"Widdrogels wat op bevel van vorm kan verander, kan gebruik word om farmaseutiese produkte af te lewer," het hy gesê. "Ons het 'n hidrogel geneem en dit in 'n aktuator gemaak: iets wat van vorm kan verander of beweeg, miskien deur die deur oop te maak vir 'n dwelm en dit uit te laat."
Om sy beweegbare hidrogel te maak, het Lee chemie geleen van proteïene wat mossels gebruik om hulself aan nat rotse te anker. 'n Komponent in daardie proteïen, DOPA (vir 3,4-dihidroksifenielalanien), het ongewone eienskappe wat gedeel word deur sy chemiese neef, dopamien, en dit was dopamien wat Lee in hul hidrogel ingewerk het.
Hy het begin met 'n dopamien-deurdrenkte hidrogel in die vorm van 'n dik, kort stok tandvleis. Vervolgens het hy 'n ysterstaaf op drie plekke daaroor gelê en elke keer 'n lading deur die staaf laat loop om ysterione op die hidrogel se oppervlak vry te stel. Uiteindelik het hy die hidrogel se pH verhoog.
Die hidrogel het op sy eie beweeg en gebuig soos 'n duimwurm waar die ione neergelê is.
Lee verduidelik: By 'n suur pH heg slegs een syketting op die dopamienmolekules aan die ysterione. "Maar as jy die pH verhoog, kom drie dopamien-sykettings saam om die een ioon te gryp," het hy gesê. "Dit laat al die molekules bymekaar kom, so die hidrogel krimp in daardie plek, wat veroorsaak dat dit buig waar die ione is."
'n Hidrogel kan geprogrammeer word om allerhande vorms aan te neem deur die plasing van die ione, die samestelling van die hidrogel en die spanning te verander. Jy kan ook die ione verwyder en weer in 'n ander patroon inbring, sodat dieselfde hidrogel herprogrammeer kan word om in 'n ander vorm te verander.
"Jy kan dit amper soos 'n klou maak, so op 'n stadium kan dit selfs dinge optel," het Lee gesê. "Die liggaam is effens alkalies, so miskien kan dit met 'n dwelm gelaai word en in die liggaam ingebring word, waar dit die dwelm kan vrystel. En miskien kan dit ontwerp word om te reageer op ander stimuli, soos temperatuur."
Ander wetenskaplikes het metaalione gebruik om hidrogel-aktuators te maak, maar niemand het chemie gebruik wat in mosselkleefproteïene gevind word nie. Lee hoop om sy aanvanklike ontdekking op te volg.
"Op die oomblik is ons hidrogel-aktuator stadig en neem dit tyd om te buig," het hy gesê. "Ons moet dit meer bestudeer, en ons wil dit ook met ander ione, soos titanium en koper, probeer."
