Vücut ısısıyla orijinal şekline geri dönen polimer

Vücut ısısıyla orijinal şekline geri dönen polimer

Araştırmacılar potansiyel biyomedikal uygulamalarının önünü açacak, yaklaşık olarak 35 °C’ye kadar ısıtıldığında orijinal şekline dönen bir polimer elastomer geliştirdi.

Büküldükten, burulduktan veya gerildikten sonra istenen forma geri dönebilen şekil hafızalı malzemeler, spor sutyenlerinden daha verimli buzdolaplarına kadar geniş kapsamlı birçok uygulamada kendilerine yer buluyor. Bugünlerde bilim adamlarından oluşan bir ekip, insan vücudunun ısısıyla temas ettiğinde özgün formuna dönebilen bir polimer ile potansiyel biyomedikal uygulamalar üzerinde çalışıyor.

Isı ile aktive olan şekil hafızalı malzemeler, otomobiller ve inşaat malzemeleri gibi alanlarda umut vadetmiş durumda. Fakat tipik olarak bu uygulamalarda, dönüşümü etkinleştirmek için yüksek sıcaklıklar ve dolayısıyla dışsal mekanizmalar gerekiyor. Malzemelerin şekil değişikliğini tetikleyecek noktayı deri ile temas ettiğinde gerçekleşecek şekilde düşürmek, tıp dünyasında büyük şeyler olacak anlamına geliyor.

Malzeme gerildiğinde kendisini oluşturan polimer zincirleri de gerilir. Bu, polimerin küçük bölümlerinde malzemeyi stabilize ederek deforme olmuş şekilde kalmasını sağlayan kristalizasyonun olmasına sebep olur. Bu amaçla, Rochester Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, uzadıktan sonra sadece vücut sıcaklığının biraz altında olan 35°C civarına ısıtıldığında orijinal şekline geri dönen bir polimer elastomer geliştirdi.

Araştırma ekibi, bireysel polimerler ipliklerine moleküler bağlayıcılar eklendiğinde, bu kristalizasyonu kısıtladığını ancak engellemediğini gördü. Araştırmacıların malzeme yapısını ince ayarlaması; malzemenin kararlılığını ve kristallerin eriyerek normal durumlarına geri döndüğü hassas sıcaklığı tespit etmeyi mümkün hale getirdi.

Fakat araştırma ekibi vücut ısısında yanıt veren bir malzeme geliştirmekten daha fazlasını yapmak istiyordu.  Ekip, gerçekleşen bu süreç boyunca malzemenin yararlı bir miktarda enerjiyi de serbest bırakması üzerine yoğunlaştı. Bunu yaparken, kendisinden bin kat daha ağır nesneleri kaldırması için polimer ağlarını optimize etti.

Araştırmacılar testte ısıyla aktive olan polimerlerin mekanik güçlerini, bir oyuncak kamyonu eğimli yüzeyde çekerek gözlemlediler. Bu gösteriyi aşağıdaki videoda izleyebilirsiniz.

Isıyla aktive olan polimerler, kendilerine yara tedavileri, yapay deri, tıbbi dispanserler ve kendinden şekil alan giysiler gibi alanlarda uygulama bulacağa benziyor.