پوست انسان دارای خواص منحصر به فردی است که ساخت آن دشوار است، چون پوست ما هم قوت و هم انعطاف‌پذیری بالا دارد و در عین حال توانایی قابل توجهی برای التیام خود در عرض ۲۴ ساعت بعد از صدمه دارد. با این حال، دانشمندان در تلاشند تا با پشتیبانی ژل‌های خاص بتوانند پوست مصنوعی‌ای را طراحی کنند که خاصیت پوست واقعی را دارد و می‌تواند زیاد سریع خود را ترمیم کند. ما در زندگی روزمره با انواع مختلفی از ژل‌ها همانند محصولات مو، غذاها و حتی در بدن خود روبه رو می‌شویم و دانشمندان دانشگاه آلتو از فنلاند و دانشگاه بایرویت در آلمان توانسته‌اند ژلی را سنتز کنند که زیاد تر این ویژگی‌ها را دارد و می‌تواند در عرصه ترمیم زخم، ساخت روبات نرم، پوست مصنوعی و داروسازی کاربرد داشته باشد.

این محققان که در رشته علم مواد تخصص دارند، توانسته‌اند یک هیدروژل خود ترمیم شونده، انعطاف‌پذیر و زیاد قوی طراحی کنند که ویژگی‌های ملزوم برای ساخت یک پوست مصنوعی را دارد.

پیشرفتی در طراحی هیدروژل

محققان به منظور دستیابی به این ویژگی‌ها در هیدروژل سفت و سخت، از نانوصفحات خاکی زیاد نازک منفعت گیری کردند. این صفحات یک شبکه درهم تنیده متراکم از پلیمرها را تشکیل کردند که هیدروژل‌ها را تحکیم می‌کرد و از نرمی بیشتر از حد آنها جلوگیری می‌کرد. آنها این چنین توانایی خود ترمیم ژل را افزایش دادند.

محققان پودری از مونومرها را با آب حاوی نانوصفحات مخلوط کردند و سپس این ترکیب را زیر یک لامپ فرابنفش قرار داند.

«چن لیانگ»، یکی از محققان این پروژه، توضیح می‌دهد: تابش نور فرابنفش از لامپ علتمی‌شود که مولکول‌های منفرد به یکدیگر متصل شوند تا همه چیز به یک جامد الاستیک – یک ژل تبدیل شود. نوآوری مورد او گفت و گو به شدت بر تعامل های بعدی پلیمرها متکی است.‌

«هانگ ژانگ»، محقق دانشگاه آلتو» می‌گوید: درهم‌ تنیدگی به این معناست که لایه‌های پلیمری نازک همانند نخ‌های پشمی کوچک به دور یکدیگر می‌پیچند، اما به طور کاملا اتفاقی. هنگامی که پلیمرها کاملاً در هم پیچیده خواهد شد، از یکدیگر قابل تشخیص نیستند. آنها در سطح مولکولی زیاد پویا و متحرک می باشند و هنگامی آنها را برش می‌دهید، مجدد اغاز به در هم تنیدگی می‌کنند.

به حرف های محققان، روال بهبودی این ترکیب بسیار سریع است. هیدروژل در چهار ساعت اول بعد از برش ۸۰ تا ۹۰ درصد ترمیم می‌شود و بعد از ۲۴ ساعت به طور کامل ترمیم می‌شود. این هیدروژل دارای نزدیک به ۱۰ هزار لایه نانوصفحه در مثالای به ضخامت یک میلی‌متر است که به آن اجازه می‌دهد تا به سفتی همانند پوست انسان دست یابد و در عین حال آن را قادر می‌سازد تا بدون پاره شدن کشیده شود.

مواد الهام گرفته از طبیعت با پتانسیل دنیای واقعی

محققان می‌گویند: این کار مثالای شوق‌انگیز از الهام گرفتن از مواد بیولوژیکی است که به ما امکان جستوجو ترکیب‌های جدیدی از خواص برای مواد مصنوعی را می‌دهد. با این ترکیب می‌توان ربات‌هایی با پوست‌های مقاوم و خود ترمیم شونده یا بافت‌های مصنوعی ساخت که به طور جدا گانه خود را ترمیم می‌کنند.

به حرف های محققان، این نوعی کشف اساسی است که می‌تواند قوانین طراحی متریال را بازنویسی کند.

بعد از گسترش و تحقیقات زیاد تر برای اهداف تجاری، بافت‌های مصنوعی خود ترمیم شونده، ربات‌های انعطاف‌پذیر با لایه‌های بیرونی محافظ و مواد پزشکی که می‌توانند به طور جدا گانه صدمه را ترمیم کنند، از این مطالعه سود خواهند برد.