اولین گوشت مصنوعی دنیا با قابلیت خودترمیمی ساخته شد!

گوشت مصنوعی (Artificail Flesh) در مسیر تبدیل شدن به یک چیز واقعی است. گروهی از دانشمندان در استرالیا موفق به ساخت یک ماده لزج جدید شده‌اند که به‌گفته آن‌ها دارای استحکام و دوام یک پوست واقعی یا رباط‌ها و یا حتی استخوان‌هاست.

Luke Connal، شیمیدان از دانشگاه ملی استرالیا در این‌باره می‌گوید: ما با استفاده شیمی خاصی توانسته‌ایم یک گوشت مصنوعی از جنس هیدروژل بسازیم که بعد از آسیب‌دیدن قادر است مانند پوست انسان خودش را ترمیم کند. هیدروژل‌ها معمولا ضعیف هستند، اما ماده ما بسیار قوی است، بطوریکه به‌راحتی می‌تواند اشیا خیلی سنگین را بلند کند و همچنین قادر است شکل خود را مانند ماهیچه‌های انسان تغییر دهد.

چنین ماده‌ای با این قابلیت‌های منحصربه‌فرد مسلما می‌تواند کمک بزرگی در جهت ساخت نسل بعدی ربات‌های نرم و دستگاه‌های بیوپزشکی باشد. ساختن یک هیدروژل انعطاف‌پذیر که چندین کارکرد داشته باشد همیشه یک چالش اساسی برای دانشمندان بوده است؛ حتی اگر این کار با  الهام از موجودات دریایی از جمله ستاره دریایی صورت گرفته باشد.

در حالیکه برخی از هیدروژل‌ها می‌توانند تنش مکانیکی را تحمل کنند، تعدادی دیگر از آن‌ها دارای قابلیت‌های خودترمیمی بوده و تعداد کمی نیز دارای ویژگی به‌خاطرسپردن اشکال یا تغییر رنگ‌ها هستند.

به‌گفته محققین دانشگاه ملی استرالیا، هیچ‌کس تابه‌حال موفق به جمع کردن همه این قابلیت‌ها در یک ماده ژلی نشده است؛ دستکم نه در حدواندازه آنچه که آن‌ها ساخته‌اند.

 

آن‌ها با انجام تست‌های مختلف بر روی گوشت مصنوعی جدید خود ادعا می‌کنند که اولین هیدروژل دینامیک دنیا را ساخته‌اند که علاوه‌بر محکم، بادوام و مقاوم بودن در برابر خستگی قادر به خودترمیمی و تغییر به اشکال مختلف و به‌خاطرسپاری آن‌ها بعد از تغییر است.

آن‌ها می‌گویند: مزیت‌های استفاده از چنین هیدروژلی، بیشتر از همه، در توانایی آن برای بلند کردن قابل‌بازگشت و قابل‌تکرار اشیای سنگین به اثبات رسیده است.

محققین با استفاده از این ماده لایه‌های بسیار نازکی از گوشت، بدون هیچ‌گونه شکنندگی، ساخته‌اند که وقتی به آن‌ها گرما یا سرما داده می‌شود، به اشکال مختلف درمی‌آیند و می‌توانند با کاهش یا افزایش درجه حرارات دوباره به حالت اولیه خود بازگردند.

برخلاف بسیاری از هیدروژل‌های دیگر که تغییرشکل آن‌ها گاهی ۱۰ دقیقه یا بیشتر طول می‌کشد تیم تحقیق می‌گوید که ژل آن‌ها تنها در عرض ۱۰ ثانیه خم می‌شود. علت اصلی این ویژگی به پیوند‌های دینامیک هیدروژن و پیوند‌های دینامیک ایمین (کربن-نیتروژن) بازمی‌گردد که درکنارهم  برای ایجاد چنین قابلیت‌هایی کار می‌کنند.

پیوندهای دینامیک، دارای یک پاسخ سریع به محرک‌ها هستند و این ویژگی، آن‌ها را برای سازگاری محیطی و خودترمیمی، بسیار عالی می‌کند و به‌ویژه پیوندهای ایمین که با واکنش سریع خود قادر به خودترمیمی فوری هستند.

به‌گفته تیم تحقیق این ماده همچنین به‌راحتی می‌تواند با استفاده از یک شیمی ساده آماده شود و اگر پلیمرهای دیگری به ترکیب مولکولی آن اضافه گردد شاید حتی بتوان به قابلیت‌های بیشتری نیز دست یافت.

آن‌ها فکر می‌کنند که اگر بتوان درجه حرارت را در مورد این ژل به‌عنوان یک کنترل‌کننده مورد استفاده قرار داد، این ماده می‌تواند یک روز مانند ماهیچه مصنوعی حرکت کند.

Zhen Jiang، مهندس مواد و از اعضای گروه می‌گوید: در فیلم‌های علمی‌تخیلی ما شاهد انجام چالش‌برانگیزترین کارها توسط ربات‌های مصنوعی انسان‌نما هستیم. تحقیق ما یک گام مهم در جهت محقق ساختن این امر برداشته است. ما پیش‌بینی می‌کنیم که دانشمندانی که بر روی نسل بعدی ربات‌های نرم کار می‌کنند درباره روش جدید ما برای ساختن هیدروژل‌ها بسیار هیجان‌زده خواهند شد.

با این‌حال، تیم تحقیق امیدوار است که هیدروژل جدیدشان را به یک جوهر قابل‌پرینت سه‌بعدی تبدیل کنند.

این مطالعه در مجله Advanced Materials چاپ شده است.

نوشته اولین گوشت مصنوعی دنیا با قابلیت خودترمیمی ساخته شد! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

تولید هیدروژلی ۵ برابر سخت تر از فولاد برای مصارف پزشکی

دانشمندان یک ماده هیدروژل تولید کرده اند که توسط فیبرهایی با درجه سختی بیش از پنج برابر فولاد کربن تقویت شده است – اما همچنان به راحتی خم و کشیده می شود.

گویا آی تی – ترکیب این ویژگی ها بدین معناست که این پارچه جدید می تواند به عنوان اساس سازنده تاندون ها و رباط های مصنوعی برای درمان بیماری های حرکتی مورد استفاده قرار گیرد – یا اینکه در صنایع مختلف یا صنعت مد به کار رود، جایی که مواد بسیار سخت اما انعطاف پذیر مورد نیاز است.
پژوهشگران دانشگاه هوکایدوی ژاپن از طریق ترکیب هیدروژل های دارای میزان زیاد آب با پارچه فیبر شیشه پارچه ای به نام کامپوزیت نرم تقویت شده با فیبر (یا FRSC) تولید کرده اند.
جیان پینگ گونگ، یکی از این پژوهشگران می گوید، ” این ماده به دلیل داشتن پایداری، دوام و انعطاف پذیری، کاربردهای بالقوه متعددی دارد.”

ادغام دو ماده طبیعی برای ترکیب ویژگی های آنها ترفندی است که از دیرباز در بین مردم رایج بوده است – کاه و گل با هم ترکیب می شوند تا آجر ساخته شود و همچنین ترکیب کاغذ و چسب یک ترکیب بسیار سخت پدید می آورد.
در این روش شما به یک ماده برتر جدید دست پیدا می کنید که ترکیبی از بهترین ویژگی های دو ماده اولیه شما است.
این دانشمندان تولید ماده ای را آغاز کرده اند که با گرفتن بهترین خصوصیات هیدروژل ها بتواند بارهای سنگین را تحمل کند و همچنین در برابر شکستگی مقاوم باشد، همچنین با استفاده از فیبر شیشه بر دوام و سختی خود بیفزاید.
این گروه از دانشمندان خاطر نشان می کنند که استحکام شگفت انگیز این ماده کامپوزیت به واسطه پیوندهای یونی پویای موجود در بین فیبرها و هیدروژل ها و بین خود هیدروژل ها حاصل می شود. در پیوندهای یونی، اتم ها از طریق معاوضه الکترون ها به یکدیگر جذب می شوند.
همزمان با افزایش سختی هیدروژل ها توسط دانشمندان در آزمایشگاه، میزان سختی کلی این ماده کامپوزیت نیز بالا رفت.
پژوهشگران با اتکا بر مطالعات قبلی انجام شده بر روی هیدروژل ها در دانشگاه هوکایدو اشاره می کنند که می توان برای افزایش سختی مواد نرم دیگر مانند لاستیک نیز از این اصل مشابه استفاده کرد.
نتیجه پایانی این کار ماده ای است که از نظر انرژی مورد نیاز برای شکسته شدن، ۲۵ برابر سخت تر از پارچه فیبر شیشه، ۱۰۰ برابر سخت تر از هیدروژل ها و ۵ برابر محکم تر از فولاد کربن است.
اگرچه هیدروژل ها به عنوان موادی مناسب برای درمان زخم ها و ساختن روبات های نرم شناخته می شوند، اما عدم استحکام آنها کاربردهای آنها را محدود می کند – ایرادی که مسلماً با این پژوهش جدید برطرف خواهد شد.
این پژوهشگران در مقاله خود اشاره می کنند که، ” این کار پژوهشی راهبرد مناسبی در زمینه طراحی این ماده کامپوزیتی (FRSC) فرآهم می کند، ماده ای که دارای ظرفیت مقاومت خارق العاده در برابر شکستگی است. ”
این یافته ها در ژورنال Advanced Functional Materials منتشر شده است.