Oscilirajući gel daje sintetičkim materijalima sposobnost 'govora'
Znanstvenici su otkrili sintetički materijal koji se obnavlja putem kemijske komunikacije. Gelovi koji se samostalno kreću mogu omogućiti sintetičkim materijalima da se „ponašaju živo“ i oponašaju primitivnu biološku komunikaciju, otkrili su znanstvenici Sveučilišta u Pittsburghu.
U članku objavljenom u Proceedings of the National Academy of Sciences znanstvenici pokazuju da se sintetički sustav može sam obnoviti kroz kombinaciju kemijske komunikacije i interakcije sa svjetlom.
Anna Balazs, glavna istraživačica studije i istaknuta profesorica kemijskog i naftnog inženjerstva u Swanson School of Engineering, dugo je istraživala svojstva Belousov-Zhabotinsky (BZ) gela, materijala koji je prvi put proizveden u kasnim 1990-im i koji u odsutnosti ikakvih vanjskih podražaja pulsira. Dakle, "Belousov-Zhabotinskyjeva" reakcija je reakcija u kojoj koncentracija jednog ili više kemijskih mješavina periodično opada i raste, a rezultat je gel koji se kreće.
U prijašnjem istraživanju su znanstvenici otkrili da su dugački komadi gela pričvršćeni na površinu jednim krajem savijeni jedan prema drugom gotovo pokušavali komunicirati slanjem signala. Ovaj nagovještaj „čavrljanja“ potaknuo je znanstvenike da odvoje fiksirane krajeve gela i omoguće im da se slobodno kreću.
Balazs i njezin tim razvili su 3D model gela za testiranje učinaka kemijskih signala i svjetlosti na materijal. Otkrili su da se udaljeni komadići gela automatski ponovno skupljaju, izlažu autokemotaksiji - sposobnosti da emitiraju i osjećaju kemikalije i odgovaraju na taj signal kretanjem.
„Ova studija pokazuje sposobnost sintetičkog materijala da zapravo „razgovara sam sa sobom“ i slijedi danu akciju ili naredbu, slično kao amebe ili termiti.“ kaže Balazs. „Zamislite LEGO set koji bi mogao sam sebi razdvojiti dijelove i zatim se ponovo složiti u različite oblike, istovremeno vam omogućujući kontrolu tih oblike putem kemijske reakcije i svjetlosti.“
„Smatramo da je ovaj sustav izuzetno uzbudljiv i važan jer pruža jedinstvenu mogućnost za proučavanje autokemotaksije u sintetičkim sustavima.“ kaže Olga Kuksenok, članica istraživačkog tima i znanstvena suradnica u Swansonovom odjelu za kemijsko inženjerstvo.
Ovaj gel mogao bi se koristiti kao prenositelj lijekova ili za pronalazak kancerogenih stanica. Budući da je napravljen od bioloških materijala, manja je vjerojatnost da će ga tijelo odbaciti. Ipak, prije ispitivanja na ljudima potrebno je otkriti način kako u potpunosti kontrolirati njegove pokrete. Također, mogao bi se koristiti za izradu ekrana za laptope i LCD televizore, satove i mikrovalne pećnice, što bi ih učinilo otpornijima.