Protein iz malog, ukusnog mekušaca inspirisao je Brucea P. Leeja sa Tehnološkog univerziteta u Mičigenu da izume novi tip hidrogel aktuatora.
Hidrogelovi su mekane mreže polimera sa visokim sadržajem vode, poput želea. Zbog svoje meke, nježne teksture, oni imaju potencijal bezbedne interakcije sa živim tkivima i imaju primenu u brojnim medicinskim oblastima, uključujući inženjerstvo tkiva. Lee, docent biomedicinskog inženjerstva, želio je da napravi hidrogel koji ne bi samo tu sjedio.
"Hidrogelovi koji mogu promijeniti oblik na komandu mogu se koristiti za isporuku farmaceutskih proizvoda", rekao je on. "Uzeli smo hidrogel i pretvorili ga u aktuator: nešto što može promijeniti oblik ili se kretati, možda otvaranjem vrata za lijek i ispuštanjem."
Da bi napravio svoj pokretni hidrogel, Lee je pozajmio hemiju od proteina koje dagnje koriste da se usidre za mokro kamenje. Komponenta tog proteina, DOPA (za 3,4-dihidroksifenilalanin), ima neobične osobine koje dijeli njegov hemijski rođak, dopamin, a Lee je ugradio dopamin u njihov hidrogel.
Počeo je sa hidrogelom prožetim dopaminom u obliku debele, kratke gume. Zatim je preko njega položio željeznu šipku na tri mjesta, svaki put provodeći naboj kroz štap kako bi otpustio željezne ione na površinu hidrogela. Konačno, podigao je pH hidrogela.
Hidrogel se kretao sam od sebe, savijajući se poput crva na mjestu gdje su joni bili taloženi.
Lee objašnjava: Kod kiselog pH, samo jedan bočni lanac na molekulima dopamina vezuje se za jone gvožđa. "Ali ako podignete pH, tri bočna lanca dopamina konvergiraju da zgrabe jedan ion", rekao je. "To čini da se svi molekuli spoje, tako da se hidrogel skuplja na tom mestu, uzrokujući da se savija tamo gde su joni."
Hidrogel se može programirati da usvoji sve vrste oblika promjenom položaja jona, sastava hidrogela i napona. Također možete ukloniti ione i ponovo ih uvesti u drugačiji obrazac, tako da se isti hidrogel može reprogramirati da se transformiše u drugačiji oblik.
"Možete ga napraviti skoro kao kandža, tako da bi u nekom trenutku mogao čak i pokupiti stvari", rekao je Lee. "Tijelo je blago alkalno, pa bi se možda moglo napuniti lijekom i uvesti u tijelo, gdje bi moglo osloboditi lijek. A možda bi moglo biti dizajnirano da odgovori na druge stimuluse, poput temperature."
Drugi naučnici su koristili metalne jone da naprave hidrogel aktuatore, ali niko nije koristio hemiju koja se nalazi u proteinima dagnji. Lee se nada da će pratiti svoje početno otkriće.
"Trenutno je naš hidrogel aktuator spor i potrebno mu je neko vrijeme da se savije," rekao je. "Moramo ga više proučavati, a želimo i da probamo sa drugim jonima, poput titana i bakra."
