Muayene ve bakım olmadan yüksek kuvvet uygulandığında kendini güçlendirebilen bir kemik implantı veya bir köprü düşünün. Araştırmacılara göre bu buluş minimal komplikasyon, maliyet ve süre ile daha güvenli implant ve köprü yapılmasına olanak sağlayacak.
Diğer araştırmacılar daha önce benzer sentetik malzemeler yaratmaya çalışmış olsa da, bu tür malzemelerin oluşturulması zor ve pahalı olduğu veya oluşturulduklarında aktif bakım gerektirdikleri ve baskıya dirençleri ile sınırlı oldukları için bunu yapmak zor olmuştur. Ahşap ve kemik gibi uyarlanma özelliğine sahip malzemeler daha güvenli yapılar sağlayabilir, para ve kaynak tasarrufuna yardımcı olur ve zararlı çevresel etkiyi azaltabilir. Doğal malzemeler çevredeki kaynakları kullanarak kendi kendilerini düzenleyebilir; örneğin kemikler, etraflarındaki kandan alınan minerallerin arttırılmasını veya azaltılmasını kontrol etmek için hücre sinyallerini kullanır. Bu doğal malzemelerden esinlenen araştırmacılar, uygulanan baskıya yanıt olarak mineral alımını arttıracak bir malzeme sistemi ortaya çıkarmaya çalıştılar.
Araştırmacılar, mekanik kuvvetleri kendisine iskelet olarak elektrik yüklerine dönüştürebilen veya üzerine yerleştirilen dış kuvvetle orantılı direnç oluşturabilen destek yapıları kullanarak işe başladı. Bu elektrik yükünün çevrede bulunan mineral iyonlarını mineralleştirmeye başlaması için sinyal görevi yapmasını amaçladılar. Araştırmacılar, bu malzemelerin polimer filmlerini insan kan plazmasının iyonik konsantrasyonlarını taklit eden bir vücut sıvısına batırdılar. Bu taklit edilmiş vücut sıvısında kuluçkalanan malzemelerden daha sonra yüzeylerde mineraller oluşmaya başladı. Araştırmacılar ayrıca, sıvının iyon bileşimini kontrol ederek oluşan mineral tiplerini kontrol edebileceklerini keşfettiler.
Daha sonra malzemelerin bir ucundan diğer ucuna gerilimi kademeli olarak arttırmak için bir ucuna kanca tutturdular ve daha fazla baskıya sahip bölgelerin daha fazla mineral biriktirdiğini buldular; mineral yüksekliği uygulanan baskının kare kökü ile doğru orantılıydı.
Basit, düşük maliyetli ve fazladan enerji gerektirmeyen materyal
Araştırmacılara göre elde ettikleri bulgular, hasarlı alanları kendi kendine güçlendirebilecek yeni bir kendini yenileyen malzeme sınıfının yolunu açabilir. Bu malzemelerin bir gün kemikle ilgili hastalık veya kırık tedavisini, diş tedavileri için akıllı reçineleri veya diğer benzer uygulamaları hızlandırmak için kullanılabileceğini umuyorlar. Ek olarak, bu bulgular bilim insanlarının dinamik materyalleri anlamalarına ve mineralizasyona katkıda bulunarak kemik rejenerasyonu için gerekli ideal ortamları oluşturmalarına yardımcı olabilir.
Johns Hopkins University. "Under pressure: New bioinspired material can 'shapeshift' to external forces." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 April 2020.+ Tüm Referansları Göster