Araştırmacılar, İnsan Derisi Gibi Kendini Onarabilen Jel Geliştirdi

Gündelik hayatta jellerle sürekli karşılaşıyoruz – saça uygulanan yumuşak ve yapışkan maddelerden, çeşitli gıdalardaki jölemsi bilesenlere kadar. İnsan derisi de jelsi özellikler gösterse de, onu benzersiz kılan çok özel nitelikleri bulunuyor. Derimiz hem yüksek sertlik hem de esneklik sunuyor ve yaralandığında genellikle 24 saat içinde tamamen iyileşebiliyor.

Bugüne kadar yapay jeller ya yüksek sertliğe sahip oldu ya da doğal derinin kendini onarma özelliğini taklit edebildi; ancak ikisini bir araya getirmek mümkün olmamıştı. Şimdi, Aalto Üniversitesi ve Bayreuth Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, önceki sınırları aşan ve hem dayanıklı hem de kendini iyileştirebilen bir hidrojel geliştirerek yeni ufuklar açtı. Çalışma, ilaç salınımı, yara iyileşmesi, yumuşak robotik sensörler ve yapay deri gibi alanlarda devrim yaratabilir.

Mekanik Dayanıklık ve Kendini Onarma Kapasitesi

Bilim insanları hidrojellere olağanüstü derecede büyük ve ultra ince kil nano-yapraklar ekledi. Genellikle yumuşak ve esnek olan hidrojeller, bu nano-yapraklarla yoğun polimer ağları oluşturarak hem mekanik dayanıklıklarını artırdı hem de kendini onarma kabiliyeti kazandı.

Çalışma, 7 Mart'ta Nature Materials dergisinde yayımlandı.

“Dolaşma” Yoluyla İyileşme Mekanizması

Malzemenin özelliği sadece nano-yaprakların düzenli diziliminden değil, aynı zamanda bunların arasında dolanan polimerlerden geliyor – ve bu süreç aslında bir hamur işleme tekniğine benziyor.

Doktora sonrası araştırmacı Chen Liang, monomer tozunu, nano-yaprakları içeren suyla karıştırdıktan sonra karışımı bir UV lambası altına yerleştirdi. Söz konusu teknik, jel oje sertleştirme işlemine benziyor. Liang bu süreci şu şekilde açıkladı: "Lambadan gelen UV radyasyonu, bireysel moleküllerin birbirine bağlanmasını sağlayarak elastik bir katı – yani jeli – oluşturuyor."

Aalto Üniversitesi'nden Hang Zhang, bu dolaşma sürecini şu şekilde tanımlıyor: "Dolaşma, ince polimer katmanlarının birbirine rastgele dolanması anlamına geliyor, tıpkı yün ipliklerinin birbirine dolanması gibi. Polimerler tamamen dolaştığında, birbirlerinden ayırt edilemez hale geliyorlar. Moleküler seviyede çok hareketli ve dinamiktirler, bu nedenle kesildiğinde kendiliğinden yeniden bağlanırlar."

Jel, bir bıçakla kesildikten dört saat sonra %80-90 oranında kendini onarabiliyor ve 24 saat içinde tamamen iyileşiyor. Bunun yanı sıra, yalnızca 1 mm kalınlığındaki hidrojel, 10.000 nano-yaprak katmanı içeriyor; insan derisi kadar sert, esnek ve dayanıklı yapıya sahip.

"Sert, güclü ve kendini onarabilen hidrojeller uzun süredir bilim insanların karşılaştığı en büyük zorluklardan biriydi. Biz geleneksel yumuşak hidrojelleri güçlendirmek için yeni bir mekanizma keşfettik. Bu, biyolojik ilhamla geliştirilen yeni malzemelerin tasarımını kökten değiştirebilir." - Zhang.

Doğadan İlham Alarak Yeni Malzemeler Tasarlamak

Aalto Üniversitesi'nden Olli Ikkala, bu çalışmanın biyolojik malzemelerin, sentetik malzemeler için ilham kaynağı olabileceğini ortaya koyduğunu belirtiyor: "Bu araştırma, biyolojik dünyadan ilham alarak sentetik malzemelerde yeni özellik kombinasyonları arayışımızı nasıl etkilediğimizin heyecan verici bir örneğidir. Kendi kendini onarabilen robot derileri veya otomatik olarak yenilenen sentetik dokular düşünün!"

Gerçek dünya uygulamalarına tam anlamıyla geçilmesi için hala çalışmalara ihtiyaç duyulsa da, buluş malzeme tasarımının kurallarını yeniden yazabilecek temel bir keşif olarak görülüyor.

Bu çalışma, Dr. Hang Zhang, Prof. Olli Ikkala ve Prof. Josef Breu tarafından yürütüldü.

Yapay kil nano-yaprakların tasarımı ve üretimi, Almanya'daki Bayreuth Üniversitesi'nden Prof. Josef Breu tarafından gerçekleştirildi.

‍
‍

‍

‍


Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250307130138.htm