Nowy wynalazek pomoże tworzyć implanty medyczne
Urszula Lesman
Opracowane przez naukowców z Northwestern University, wysoce energooszczędne, biokompatybilne i wykonane ze zrównoważonych materiałów plastry, mogą dać początek nowym typom ultralekkich urządzeń elektronicznych, jednocześnie zmniejszając wpływ na środowisko produkcji i utylizacji urządzeń elektronicznych.
Implanty i inteligentne ubrania
Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature wspomina, że nowe miękkie materiały można by wykorzystać w energooszczędnych mikroskopijnych układach pamięci, czujnikach i jednostkach magazynowania energii.
Naukowcy twierdzą, że te materiały można również zintegrować z włóknami tkanymi, aby tworzyć inteligentne tkaniny lub implanty medyczne przypominające naklejki. W dzisiejszych urządzeniach do noszenia elektronika jest nieporęcznie przymocowana do ciała za pomocą opaski na nadgarstek. Jednak dzięki nowym materiałom sama opaska może być tym urządzeniem.
Samuel I. Stupp z Northwestern w Evanston w stanie Illinois, który kierował badaniem, twierdzi, że jest to całkowicie nowa koncepcja w nauce o materiałach i badaniach nad miękkimi materiałami. Naukowcy twierdzą, że w przyszłości – dzięki temu odkryciu – będzie można nosić koszulkę z wbudowaną klimatyzacją lub polegać na miękkich bioaktywnych implantach, które są odczuwane jak tkanki i są aktywowane bezprzewodowo, aby poprawić pracę serca lub mózgu. „Te zastosowania wymagają sygnałów elektrycznych i biologicznych, ale nie możemy budować tych aplikacji z klasycznymi materiałami elektroaktywnymi. Niepraktyczne jest umieszczanie twardych materiałów w naszych organach lub w koszulkach, które ludzie mogą nosić. Musimy wprowadzić sygnały elektryczne do świata miękkich materiałów. Właśnie to zrobiliśmy w tym badaniu” – wyjaśnił Stupp.
Z czego składa się nowy materiał?
Tajemnicą nowego materiału są amfifile peptydowe, wszechstronna platforma cząsteczek opracowana wcześniej w laboratorium Stuppa. Te samoorganizujące się struktury tworzą włókna w wodzie i już wykazały obiecujące wyniki w medycynie regeneracyjnej. Cząsteczki zawierają peptydy i segment lipidowy, który napędza samoorganizację molekularną po umieszczeniu w wodzie.
Naukowcy również użyli do stworzenia materiału plastik o nazwie polifluorek winylidenu (PVDF), powszechnie stosowanego w technologiach audio i sonarowych, który ma niezwykłe właściwości elektryczne. Może generować sygnały elektryczne po naciśnięciu lub ściśnięciu — właściwość ta znana jest jako piezoelektryczność. Jest również materiałem ferroelektrycznym, co oznacza, że ma strukturę polarną, która może zmieniać orientację o 180 stopni za pomocą zewnętrznego napięcia.
PVDF został odkryty pod koniec lat 60. i jest pierwszym znanym plastikiem o właściwościach ferroelektrycznych. Ma całą wytrzymałość plastiku, a jednocześnie jest przydatny w urządzeniach elektrycznych.
