ساخت مواد خود ترمیم‌ کننده و عضلات مصنوعی با پلیمرهای هیبریدی

محققان دانشگاه نورث‌وسترن در آمریکا یک پلیمر هیبریدی تولید کرده‌اند که مناطق سخت و نرم مانند استخوان و عضلات در حیوانات را ترکیب می‌کند.

کد خبر: ۹۹۲۲۶

تاریخ: ۱۳ بهمن ۱۳۹۴ - ۱۱:۵۶

این دستاورد در حوزه مهندسی نانو راه را برای کاربردهایی از مواد خود ترمیم‌کننده گرفته تا عضلات مصنوعی و حتی انتقال دارو به بدن هموار می‌کند.

پلیمرهای مختلفی با ویژگیهای گوناگون وجود دارند. آن‌ها بر عواملی تکیه دارند اما یکی از مهمترین آن‌ها، ساختار مقیاس نانوی پلیمر است.

به گفته محققان، پلیمر هیبریدی آن‌ها با مونتاژ همزمان واحدها یا مونومرهای دو پلیمر کاملا متفاوت به یکدیگر شکل گرفته تا ساختاری را دور یکدیگر ساخته و دو محفظه مجزا ایجاد کنند. در این حالت، پلیمر هیبریدی از یک پلیمر با پیوندهای کووالانسی و یک پلیمر با پیوندهای غیر کووالانسی تشکیل می‌شود. پیوندهای کووالانسی بسیار قدرتمند بوده و باعث می‌شوند که پلیمر نهایی یک هسته سخت را با سطح مقطعی به شکل یک ستاره نینجا ایجاد کند که بازوهای آن به بیرون پیچ خورده‌اند. در عین حال، پیوندهای غیر کووالانسی ضعیفتر بوده و یک پلیمر نرم و فراذره‌ای ایجاد می‌کند که شکاف‌های بین پلیمر سخت پیوند کووالانسی را پر می‌کند.

به گفته محققان، محفظه‌های مقیاس نانوی این پلیمر جدید را می‌توان چندین‌بار برداشته و بطور شیمیایی بازسازی کرد.

یکی از جنبه‌های پیوندزنی این است که چگونه دو پلیمر با هم تعامل برقرار می‌کنند. محققان می‌گویند که پلیمریزاسیون ابرذره‌ای مانند یک کاتالیست در پلیمریزاسیون کووالانسی عمل کرده که منجر به پلیکری با وزن مولکولی بسیار بیشتری شده است. علاوه بر آن، پلیمریزاسیون همزمان پیوندهای کووالانسی و غیر کووالانسی باعث می‌شود که دو محفظه با یکدیگر به شکل یک رشته بسیار بلند استوانه‌ای متصل شوند که کاملا از ساختار هر کدام از پلیمرها به شکل منفرد متفاوت است.

پلیمر هیبریدی جدید با رشد بیشتر فناوری، دریچه‌ای به سوی حوزه‌های تازه‌ای از کاربری باز می‌کند. به گفته محققان، این پلیمر برای مثال می‌تواند به عنوان یک سیستم انتقال داروی چسب هوشمند مورد استفاده قرار بگیرد که محفظه‌های آن در صورت نیاز، خالی و پر می‌شوند. این قابلیت استفاده و جایگزین کردن پلیمر نرم به این معنی است که می‌توان از آن برای ایجاد یک منبع انرژی قابل شارژ مجدد یا به عنوان پایه‌ای برای مواد خود ترمیم‌کننده بهره برد.

علاوه بر آن، ترکیب پلیمرهای سخت و نرم می‌تواند برای ساخت عضلات مصنوعی نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

جزئیات این پلیمر هیبریدی در مجله ساینس منتشر شده است.