W amerykańskim laboratorium powstał wzorowany na układzie krwionośnym samonaprawiający się polimer. Automatycznie łata on dziury o średnicy 3 cm, czyli 100-krotnie większe, niż było to możliwe dotychczas. Wcześniej podobne materiały mogły niwelować tylko niewielkie pęknięcia, teraz dzięki dostarczaniu substancji na łaty specjalnymi kapilarami wypełniane są całkiem spore luki.

Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign bazowali na wynikach swoich wcześniejszych badań nad materiałami naczyniowymi. Za pomocą rozkładających się włókien naukowcy mogą tworzyć materiały z siecią naczyń włosowatych inspirowanych biologicznymi układami krążenia.

– Dostarczanie naczyniami, pozwala transportować duże objętości czynników naprawiających, co z kolei przekłada się na odnowę dużych uszkodzonych obszarów. Podejście waskularne, jeżeli materiał jest uszkodzony więcej niż jeden raz, pozwala również na wielokrotne rekonstrukcje –  wyjaśnia prof. Nancy Sottos.

Działanie polimeru
Materiał do regeneracji jest dostarczany dwoma sąsiednimi kapilarami. Przeszkodę, jaką jest grawitacja, przezwyciężono dzięki szybkiemu żelowaniu zmieszanych substancji. Żel twardnieje, tworząc wytrzymały mechanicznie polimer, który wspiera i zatrzymuje ciecz, a proces odrastania może być kontynuowany, pompując do dziury więcej cieczy.

W przeciwnym razie, gdyby twardnienie nie zachodziło natychmiastowo, użyte substancje wyciekałyby z miejsca uszkodzenia i mielibyśmy do czynienia z, jak to nazywa prof. Scott White – krwawieniem.

Zdolność regeneracyjna polimeru
Zespół zademonstrował zdolności regeneracyjne na 2 grupach polimerów komercyjnych: tworzywach termoplastycznych i termoutwardzalnych. Badacze mogą dostroić – w zależności od rodzaju uszkodzenia – odpowiednio reakcje chemiczne, by móc kontrolować prędkość tworzenia żelu lub jego szybkości utwardzania. W przypadku uszkodzenia postrzałowego, gdzie występują tzw. pajączki, lepiej spowolnić reakcję żelowania, by zastosowane związki zdążyły przed stwardnieniem przedostać się do szczelin.

Autorom opracowania z pisma Science marzą się komercyjne polimery z sieciami naczyniowymi wypełnionymi czynnikami regenerującymi. Obecnie trwają prace nad optymalizacją systemów regeneracyjnych dla różnych typów materiałów.

Źródło: University of Illinois at Urbana-Champaign

fot.: Ryan Gergely