Ученые создали полимер со свойствами живых организмов
Полимер, способный изменять форму и ползать как живой при попадании на него синего света, создали ученые из Северо-Западного университета, штат Иллинойс, 22 июня результаты своей работы исследователи опубликовали в журнале Nature Materials.
При попадании на него света материал «оживает», начинает ползать, крутиться, гнуться, не подвергаясь никаким другим воздействиям, ему не требуются для этого электрическая или другая энергия, сложные механизмы или приспособления. Полимер ведет себя как мышца в живом организме.
Все дело в том, что этот тонкопленочный материал содержит наноразмерные пептидные сборки, отводящие молекулы воды. Эти сборки, связанные с полимерными сетками, реагирующими на синий свет, и наделяют полимер такими свойствами.
«Из биологических систем мы знаем, что магия мышц основана на связи между небольшими белками и гигантскими белковыми полимерами, которые расширяются и сжимаются, только мышцы используют химическое топливо, а не свет, чтобы генерировать механическую энергию», — поясняет в пресс-релизе руководитель исследования Сэмюэль Ступпа (Samuel Stupp), профессор материаловедения, химии, медицины и биомедицинской инженерии в Северо-Западном университете и директора Института Симпсона Керри.
В отсутствие света материал обладает гидрофильными свойствами — он впитывает воду. Под действием света происходит химическая реакция, в результате которой сетки меняют свои химические свойства и становятся гидрофобным — отталкивают воду. Влага выделяется через пептидные трубки, материал сжимается и приходит в движение. В темноте материал снова набирает влагу. Исследователи заявляют, что можно управлять движением «роботизированного» полимера, изменяя направление и интенсивность источника света.
Ученые давно работают над созданием синтетических структур, имитирующих механическое приведение в действие живой материи, подобных тем, которые приводят в действие мембраны, мышцы и сухожилия в живых системах.
Применять изобретение можно будет в различных областях. «Следующим этапом развития науки будет создание материалов со способностями живых существ. Эти материалы смогут добавить функциональность мягким роботам, необходимым для подбора хрупких предметов и последующего их высвобождения в точном месте. В медицине мягкие материалы с „живыми“ характеристиками, изгибающиеся и меняющие форму, обеспечат извлечение сгустков крови в мозге после инсульта. Они смогут передвигаться по поверхности воды, очищая водохранилища или моря, а также искать дефекты в батареях, мембранах или химических реакторах», — сообщил Ступп.
Развитие установки, которую использовали ученые, финансировали в числе прочих исследовательский отдел армии США и командование медицинских исследований и материальной части армии США. Помощь исследователям оказал и Пользовательский фонд Министерства науки США, работающий для Министерства энергетики США.
