ساخت پوست مصنوعی که در عرض ۴ ساعت خود را ترمیم می‌کند
پوست انسان ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی دارد که تقلید آن چالش‌برانگیز است؛ این بافت هم مقاوم و هم انعطاف‌پذیر است و قابلیت التیام خود را در کمتر از ۲۴ ساعت پس از آسیب نشان می‌دهد. محققان اکنون با کمک ژل‌های پیشرفته در تلاش‌اند تا پوستی مصنوعی بسازند که نه تنها خواص پوست طبیعی را دارد، بلکه سرعت ترمیم بسیار بالاتری را نیز ارائه دهد. در زندگی روزمره با ژل‌های متنوعی از جمله محصولات مو، مواد غذایی و حتی بافت‌های بدنی روبرو هستیم. دانشمندان دانشگاه آلتو در فنلاند و دانشگاه بایرویت در آلمان موفق شده‌اند هیدروژلی را سنتز کنند که این ویژگی‌ها را با هم ترکیب می‌کند و می‌تواند در ترمیم زخم، رباتیک نرم، پوست مصنوعی و داروسازی کاربرد یابد.
این محققان متخصص علم مواد، هیدروژلی خودترمیم، انعطاف‌پذیر و بسیار مقاوم طراحی کرده‌اند که الزامات ساخت پوست مصنوعی را برآورده می‌کند.
🔗 بیشتر بخوانید: پیش‌بینی ۷۰ درصد زلزله‌ها یک هفته قبل از وقوع توسط هوش مصنوعی
پیشرفتی در طراحی هیدروژل
برای دستیابی به این ویژگی‌ها در هیدروژل‌های سفت، محققان از نانوصفحات خاکی فوق‌نازک بهره بردند. این صفحات یک شبکه متراکم و درهم‌تنیده از پلیمرها را شکل دادند که هیدروژل را تقویت کرد و از نرمی بیش‌ازحد جلوگیری نمود، به‌طوری‌که قابلیت خودترمیم ژل به‌طور چشمگیری افزایش یافت.
آن‌ها پودری از مونومرها را با آب حاوی نانوصفحات مخلوط کردند و سپس ترکیب را زیر لامپ فرابنفش قرار دادند.
🔗 بیشتر بخوانید: نگهداری از گربه تاثییر شگفت انگیزی بر مغز شما دارد_آینده
«چن لیانگ»، یکی از اعضای تیم تحقیق، توضیح می‌دهد: «تابش فرابنفش باعث می‌شود مولکول‌های منفرد به یکدیگر پیوند یابند و کل ترکیب به یک جامد الاستیکی — یعنی ژل — تبدیل گردد. نوآوری ما به شدت بر تعامل‌های بعدی بین پلیمرها استوار است.»
«هانگ ژانگ»، محقق دانشگاه آلتو، می‌افزاید: «درهم‌تنیدگی به این معنی است که لایه‌های نازک پلیمری همانند نخ‌های پشمی ریز به‌صورت تصادفی به‌هم پیچیده می‌شوند. وقتی پلیمرها به‌کامل درهم‌تنیده‌شوند، از یکدیگر جدا شده و در سطح مولکولی بسیار پویا و متحرک هستند؛ در نتیجه برش‌زنی باعث می‌شود آن‌ها مجدداً فرآیند درهم‌تنیدگی را آغاز کنند.»
🔗 بیشتر بخوانید: آیا هوش مصنوعی می‌تواند نتیجه انتخابات را پیش‌بینی کند؟_آینده
به عقیده محققان، روند بهبود این ترکیب فوق‌العاده سریع است. هیدروژل در چهار ساعت اول پس از برش ۸۰ تا ۹۰ درصد ترمیم می‌شود و پس از ۲۴ ساعت به‌صورت کامل بهبود می‌یابد. این هیدروژل شامل نزدیک به ۱۰ هزار لایه نانوصفحه در ضخامت یک میلی‌متر است که باعث می‌شود سختی مشابه پوست انسان را داشته باشد و در عین حال بدون پاره‌شدن کشیده شود.
مواد الهام‌گرفته از طبیعت با پتانسیل دنیای واقعی
محققان بیان می‌کنند: «این کار نمونه‌ای هیجان‌انگیز از الهام‌گیری از مواد بیولوژیکی است که امکان کاوش ترکیب‌های جدیدی از خواص برای مواد مصنوعی را فراهم می‌کند. با این ترکیب می‌توان ربات‌هایی با پوست‌های مقاوم و خودترمیم یا بافت‌های مصنوعی ساخت که به‌صورت خودکار صدمه را اصلاح می‌کنند.»
آن‌ها این کشف را بنیادی می‌نامند که می‌تواند قواعد طراحی متریال را بازنویسی کند.
پس از توسعه و تحقیقات گسترده‌تر برای اهداف تجاری، بافت‌های مصنوعی خودترمیم، ربات‌های انعطاف‌پذیر با پوشش‌های محافظ و مواد پزشکی قادر به ترمیم خودکار صدمه، از نتایج این مطالعه بهره‌مند خواهند شد.