Itseään korjaava hydrogeeli sähköisellä polarisaatiolla

Japanialaisen tutkimuslaitos RIKEN:in tutkijat ovat yhdessä saksalaisen Münsterin yliopiston tutkijoiden kanssa kehittäneet uuden hydrogeelin, jolla on merkittäviä etuja muihin biomateriaalien alalla markkinoilla oleviin hydrogeeliin verrattuna.

Yhteen synteettiseen FQ(Pyr)-peptidiin perustuvalla uudella hydrogeelillä on erittäin organisoitu rakenne, joka on valmistettu nanokuiduista, jotka sisältävät pieniä vesikanavia. Kunkin nanokuidun molekyylit osoittavat kaikki samaan suuntaan, mikä luo sähköisen polarisaation kuitua pitkin.

Tämä tarkoittaa, että uuden geelin vahvuuden ja joustavuuden lisäksi sitä voitaisiin käyttää ionien kuljettamiseen, sähköisten signaalien tuottamiseen puristettaessa tai muihin edistyneisiin vuorovaikutuksiin biologisten kudosten kanssa.

Hydrogeelit ovat biomateriaaleja, jotka muistuttavat hyytelöä. Tutkijat yrittävät kehittää peptideistä – proteiinien rakenneosista, joita on yleisiä kaikissa soluissa ja kudoksissa – valmistettuja hydrogeelejä, koska toisin kuin silikoni, ne voivat olla vuorovaikutuksessa biologisen kudoksen kanssa ja keho kierrättää niitä.

Niiden tiedetään myös organisoituvan luonnostaan vedessä. Jotta ne olisivat mahdollisimman hyödyllisiä biologisissa järjestelmissä, niiden on oltava vahvoja ja joustavia sekä niillä on oltava organisoituneita sähköisiä ominaisuuksia.

Kenichiro Itami ja hänen tiiminsä RIKEN CSRS/PRI:ssä ovat nyt selvittäneet, miten tällaiset ominaisuudet voidaan saavuttaa.

Heidän innovaatio oli luoda synteettinen peptidi FQ(Pyr), josta atomisen tarkka kryoelektronimikroskopia paljasti, että siinä on pienet vesikanavat ja se on sähköisesti polarisoitu.

Sähköinen polarisaatio nanokuitua pitkin tekee tästä hydrogeelistä ainutlaatuisen. Sitä voitaisiin käyttää sähköisesti reagoivissa tekolihaksissa tai kohdennetussa, "älykkäässä" lääkeaineiden annostelussa, jonka laukaisee sähköinen signaali.

Aiheesta aiemmin:

Merimakkarasta inspiroitua e-ihoa ja Skin-on-chip -siru

Sähköankeriaan biologia inspiroi tehokkaan geeliakun