Επιστήμονες του University of Birmingham ανέπτυξαν ένα νέο υλικό που μπορεί να μετατρέπεται από τζελ σε υγρή κατάσταση με την υπεριώδη ακτινοβολία, να επανασχηματίζεται με θέρμανση και να διαλύεται με τη χρήση οξέος.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο Journal of the American Chemical Society, αφορά το πρώτο πολυανταποκρινόμενο τζελ που βασίζεται σε «foldamers», συνθετικά μόρια τα οποία αναδιπλώνονται σε συγκεκριμένες δομές και μπορούν να συναρμολογούνται και να αποσυναρμολογούνται κατά παραγγελία.
Ένα υλικό με πολλαπλές αντιδράσεις
Το υλικό μετατρέπεται από στερεόμορφο τζελ σε ρευστή κατάσταση όταν εκτεθεί σε υπεριώδες φως. Η θέρμανση επιτρέπει την επαναδημιουργία του δικτύου, ενώ το οξύ το διασπά μέσω διαφορετικού μηχανισμού.
Οι ερευνητές κατάφεραν επίσης να μετατρέψουν το υλικό σε υδροτζελ που περιέχει νερό, χωρίς να καταστρέψουν τις μοριακές συνδέσεις που διατηρούν τη δομή του.
Πώς λειτουργεί το μοριακό δίκτυο
Τα ελικοειδή μόρια foldamer συνδέονται μεταξύ τους μέσω ιόντων παλλαδίου, τα οποία λειτουργούν ως μοριακοί σύνδεσμοι τεσσάρων κατευθύνσεων. Το εκτεταμένο δίκτυο παγιδεύει υγρό και προσδίδει στο υλικό τις ιδιότητες του τζελ.
Η υπεριώδης ακτινοβολία αλλάζει τη μορφή φωτοευαίσθητων τμημάτων των μορίων. Η μικροσκοπική αυτή αλλαγή ενισχύεται σε ολόκληρο το δίκτυο, με αποτέλεσμα το τζελ να χάνει τη στερεόμορφη δομή του.
Ακριβής εικόνα σε ατομικό επίπεδο
Για να κατανοήσουν τη δομή του υλικού, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού στερεάς κατάστασης με ενίσχυση δυναμικής πυρηνικής πόλωσης. Η τεχνική μείωσε έναν υπολογιζόμενο χρόνο πειράματος από περίπου επτά χρόνια σε μόλις 12 ώρες.
Η δυνατότητα ελεγχόμενης αντίδρασης σε φως, θερμότητα και οξύ θα μπορούσε μελλοντικά να αξιοποιηθεί σε έξυπνους αισθητήρες, καταλύτες και υλικά που απελευθερώνουν επιλεγμένα μόρια όταν λαμβάνουν συγκεκριμένο ερέθισμα.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η πιθανή χρήση τους στη στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων, όπου ένα θεραπευτικό μόριο θα μπορούσε να απελευθερώνεται ως απόκριση σε συγκεκριμένες συνθήκες, όπως η οξύτητα ενός ασθενούς ιστού.
