• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Samoregenerujący się żel

    25.01.2010. 08:21
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Nowy hydrożel, złożony głównie z wody oraz niewielkiego dodatku polimerów, po mechanicznym uszkodzeniu samoczynnie się regeneruje. Proces naprawy uszkodzonej struktury jest niezwykle szybki, trwa zaledwie kilka sekund. Tego typu materiał może w przyszłości być użyty przez lekarzy do odtwarzania uszkodzonych części ciała - informuje pismo "Nature".

    Hydrożel to najprościej mówiąc żel, który w swym składzie zawiera, obok różnych polimerów, dominującą ilość wody. Tego typu materiał został wytworzony przez japońskich naukowców z University of Tokyo. Nie byłby w tym niczego nadzwyczajnego, gdyby nie zaskakujące właściwości, jakie zaobserwowali naukowcy badając cechy nowo wytworzonego hydrożelu.

    Według profesora Takuzo Aida, każdy kto choć raz ugotował coś w kuchni jest w stanie samodzielnie w domu wytworzyć ten materiał - jeden z najbardziej zaawansowanych technologicznie hydrożeli, jakie znane są naukowcom na świecie.

    Proces syntezy jest banalnie prosty: należy do wody, która stanowi 98 procent hydrożelu, dodać trzy składniki - poliakrylan sodu, nanopłatki gliny oraz najważniejszy składnik - "łącznik-G3", czyli preparat o rozgałęzionych cząsteczkach pokrytych jonami guanidynowymi, wytworzony przez naukowców z grupy badawczej profesora Takuzo Aida, a którego dokładny skład chemiczny nie został ujawniony.

    Po stężeniu hydrożelu, powstały materiał posiada właściwości fizyczne (wytrzymałość mechaniczną) zbliżone do gumy silikonowej, co jest nadzwyczajną cechą w przypadku hydrożeli. Co więcej, gdy materiał zostanie rozerwany lub przecięty, po niezwłocznym połączeniu obu części, hydrożel samoczynnie ulega regeneracji i to w rekordowym tempie zaledwie 3 sekund.

    Mechanizm odpowiedzialny za błyskawiczne odtworzenie pierwotnej formy uszkodzonego hydrożelu jest do pewnego stopnia znany. Naukowcy uważają, że kluczowe jest oddziaływanie jonów z powierzchni cząsteczek łącznika-G3 z jonami nanopłatków gliny.

    Jak twierdzą autorzy odkrycia, nowy materiał może w przyszłości zostać wykorzystany w medycynie, np. przy regeneracji uszkodzonych tkanek. Hydrożel można byłoby też wykorzystać, jako rusztowania dla katalizatorów czy enzymów, które w tych warunkach mogłyby wydajniej działać, katalizując różnorakie reakcje chemiczne.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Hydrożel - żel, w którym fazą rozproszoną jest woda. Jako fazę formującą (substancję żelującą) stosuje się rozmaite polimery - zarówno naturalne, jak i modyfikowane oraz sztuczne. Przykładem hydrożelu jest galaretka z żelatyny. Właściwości materiałowe – cecha każdego materiału zdefiniowanego jako kompozycja chemiczna w określonych warunkach fizycznych. Zależnie od warunków fizycznych, wartości właściwości materiałowych dla pojedynczego materiału mogą być różne. Nie są to więc właściwości materiału takie, jak np. skład chemiczny. Mechanosynteza - rodzaj technologii otrzymywania materiału w procesie mechanicznym. Proces ten polega na ciągłym poddawaniu materiału mechanicznym oddziaływaniom, w wyniku których w materiale następują zmiany struktury krystalicznej bądź mikrostruktury poprzez dostarczaną energię mechaniczną. Proces ten przeprowadzany jest w młynach kulowych, dlatego zamiennie używana jest nazwa "ball-milling" (ang. mielenie kulowe). W trakcie procesu mechanosyntezy materiał jest poddawany zimnemu stopowaniu, łamaniu ziaren, zdzieraniu powierzchni i ponownym ich łączeniu. Do końca dwudziestego wieku była używana do syntezy materiałów metalicznych.

    Regeneracja – odtwarzanie przez rośliny i zwierzęta utraconych lub uszkodzonych części ciała, narządów, tkanek lub komórek. Powiązana jest z faktem, że prawie każda komórka organizmu zawiera prawie jednakowy materiał genetyczny, może więc teoretycznie dać początek każdej części ciała. W rzeczywistości regeneracja możliwa jest tylko u organizmów o mało wyspecjalizowanej budowie, np. u gąbek. U tych organizmów cały organizm może zostać odtworzony z fragmentu złożonego z kilku zaledwie komórek. Stawonogi mają zdolność do regeneracji odnóży. U kręgowców regeneracja zachodzi tylko wyjątkowo, np. jaszczurki po autotomii mają zdolność regeneracji ogona. Nasiąkliwość wagowa w budownictwie – jest to właściwość fizyczna materiałów budowlanych, która określa się stosunkiem masy wody wchłoniętej przez materiał do masy tego materiału w stanie suchym, wyrażonym w procentach. Nasiąkliwość wagowa (nw) - wyraża się wzorem :

    Materiały funkcjonalne – materiały zmieniające kształt i właściwości fizyczne pod działaniem pól zewnętrznych: Badania materiałowe – interdyscyplinarny obszar badań naukowo-technicznych, w którym jest prowadzona analiza wpływu chemicznej i fizycznej struktury materiałów na ich właściwości elektryczne, mechaniczne, optyczne, powierzchniowe, chemiczne, magnetyczne i termiczne (także rozmaite kombinacje tych właściwości) oraz są opracowywane sposoby wytwarzania materiałów o pożądanych właściwościach.

    Podciąganie kapilarne – zdolność materiału do podciągania wody ku górze za pomocą sił kapilarnych. Siły te zależą od ilości porów otwartych zawartych w materiale oraz od ich średnic. Jednym ze sposobów mierzenia tej cechy jest szybkość, z jaką woda jest podciągania przez dany materiał w określonych warunkach. Badania materiałowe – interdyscyplinarny obszar badań naukowo-technicznych, w którym jest prowadzona analiza wpływu chemicznej i fizycznej struktury materiałów na ich właściwości elektryczne, mechaniczne, optyczne, powierzchniowe, chemiczne, magnetyczne i termiczne (także rozmaite kombinacje tych właściwości) oraz są opracowywane sposoby wytwarzania materiałów o pożądanych właściwościach.

    Nanomateriały – wszelkie materiały, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym, tj. nie przekraczającej 100 nanometrów. Granica ta może dotyczyć wielkości domen jako podstawowej jednostki mikrostruktury, czy grubości warstw wytworzonych lub nałożonych na podłożu. W praktyce granica poniżej której mówi się o nanomateriałach jest różna dla materiałów o różnych właściwościach użytkowych i na ogół wiąże się to z pojawieniem szczególnych właściwości po jej przekroczeniu. Zmniejszając rozmiar uporządkowanych struktur materiałów można uzyskać znacznie lepsze właściwości fizyko-chemiczne, mechaniczne, itp.

    Podatność na rozmiękanie – spadek wytrzymałości materiału pod wpływem wody. Cecha ta wyrażona jest bezwymiarowym współczynnikiem rozmiękania k. Największy spadek wytrzymałości wykazują materiały na bazie spoiw gipsowych (od 30% do 70%), materiały nienasiąkliwe, takie jak szkło i stal mają współczynnik bliski 1, co oznacza, że wilgotność nie ma wpływu na ich wytrzymałość.

    Materiał rodny jest terminem używanym w odniesieniu do nuklidów które generalnie nie podlegają wymuszonemu rozszczepieniu (nie są rozszczepialne przez neutrony termiczne) ale z których materiał rozszczepialny jest generowany przez absorpcję neutronów i kolejne po niej przemiany jądrowe. Materiały rodne które występują naturalnie i mogą zostać przekształcone w materiał rozszczepialny przez promieniowanie neutronowe w reaktorze jądrowym obejmują: Hydrofobizacja - proces nadawania powierzchniom lub całym przestrzeniom (strukturom wewnętrznym) materiałów hydrofilowych własności hydrofobowych tj. odpychania wody. Hydrofobizację przeprowadza się w celu zapobiegania wnikaniu wody w głąb struktury materiałów.

    Bigowanie (zapożyczony termin z języka niemieckiego jako zginanie) – proces introligatorski polegający na ułatwieniu zginania materiału w określonym i zamierzonym miejscu materiału. Proces bigowania składa się z dwóch etapów (pełny proces bigowania). Pierwszy z nich polega na zmianie geometrii lub samej struktury materiału w miejscu bigowania, natomiast drugi na zerwaniu części połączeń w strukturze materiału. Rozróżna się dwa rodzaje tego procesu.

    Dodano: 25.01.2010. 08:21  


    Najnowsze