هیدروژلی که محققان را شگفت‌زده کرد

محققان ماده‌ای طراحی کرده‌اند که به دلیل نرم بودن زیاد مانند مایع جریان می‌یابد و سپس به طرز حیرت‌آوری به شکل اصلی خود بازمی‌گردد.

این ماده یک هیدروژل است که دارای شبکه‌یی متشکل از مولکول‌های ارگانیک با تعداد زیادی فضاهای خالی کوچک است. این شبکه‌ها می‌توانند آب را مانند یک اسفنج جذب کنند.

ابداع جدید در واقع یک "متاماده" است و مشخصه‌هایی دارد که در طبیعت یافت نمی‌شوند. این ماده می‌تواند نخستین متاماده با متامشخصه‌های مکانیکی باشد.

پیشتر هیدروژل‌ها در داروسازی و همچنین به عنوان چهارچوب‌هایی جهت بازسازی بافت به کار می‌روند، با این حال توانایی تشکیل یک ژل در شکل مطلوب کاربردهای آن را به طور قابل توجهی بسط می‌دهد.

پروفسور دان لوو و همکارانش از دانشگاه کرنل در تحقیقاتشان دی ان ای مصنوعی را با آنزیم‌هایی ترکیب کردند. این امر موجب خودتکثیر شدن دی ان ای و بسط آن به زنجیرهای طولانی می‌شود.

به گفته لو، طی این فرایند دی‌ان‌ای‌ها با اتصال به یکدیگر یک شبکه سه بعدی را تولید می‌کنند. با این حال نتیجه این فرایند جدای از انتظارات تیم علمی بوده است؛ زیرا هیدروژل ساخته شده آن‌ها مانند یک مایع جاری می‌شد و با قرار گرفتن در آب به شکل اصلی خود بازمی‌گشت.

آزمایشات انجام شده تحت یک میکروسکوپ الکترونی نشان می‌دهد که ماده مزبور از انباشتی از "لانه پرندگان" کروی ریز دارای دی ان ای‌های زنجیروار تشکیل شده است.

قطر این دی ان ای‌ها حدود یک میکرون (میلیونم متر) گزارش شده و توسط زنجیره‌های طولانی‌تر متشکل از دی ان ای‌ به یکدیگر متصل شده‌اند.

چگونگی عملکرد دقیق متاماده مزبور هنوز در دست بررسی است اما بر اساس تئوری‌های ارائه شده، نیروهای ارتجاعی نگه‌دارنده اشکال در آن به اندازه‌یی ضعیف هستند که ترکیبی از کشش سطحی و جاذبه بر آن‌ها غلبه می‌کند، اما هنگامی که ماده در درون آب قرار داده می‌شود کشش سطحی تقریباً صفر است و نیروی رانش گرانش را منحل می‌کند.

به منظور نشان دادن این اثر، دانشمندان هیدروژل‌هایی را در قالب‌هایی به شکل حروف D ،N، و A خلق کردند و دریافتند که به هنگام بیرون ریختن از قالب‌هایشان، ژل‌ها به مایعات تبدیل می‌شدند اما به محض قرار گرفتن در درون آب دوباره به شکل حروف مزبور بازمی‌گشتند.

جزئیات این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology انتشار یافته است