„Pielea” artificială care se repară singură - un material-minune pentru medicina viitorului?

Pielea umană este o structură cu proprietăţi excepţionale: flexibilă, sensibilă la stimuli, rezistentă, capabilă de a transmite semnale electrice şi, mai ales, capabilă să se vindece singură. Cercetătorii de la Universitatea Stanford, SUA, au reuşit perfomanţa excepţională de a realiza un material sintetic care prezintă, în bună măsură, aceste caracteristici ale pielii umane.

Ei au reuşit să fabrice un polimer flexibil, electroconductor şi care se auto-repară.

În ultimul deceniu, au luat avânt cercetările în domeniul aşa-numitelor „dispozitive electronice epidermice”, circuite electronice subţiri şi flexibile ce pot fi purtate ataşate pe piele sau pot oferi senzaţii tactile purtătorilor de proteze ale membrelor. Problema este că siliciul, materialul de bază utilizat în industria electronică, nu este flexibil, astfel încât multe proiecte de cercetare s-au axat pe căutarea unor moduri de a produce senzori electronici flexibili.

În paralel, există un interes crescând pentru polimerii care se auto-repară şi au fost dezvoltate câteva asemenea materiale; în 2008, de exemplu, a fost prezentat un cauciuc special, capabil să îşi menţină proprietăţile mecanice chiar după mai multe „runde” de rupere şi auto-reparare.

Specialiştii de la Universitatea Stanford au combinat aceste două concepte, realizând un polimer capabil de auto-reparare mecanică, dar şi bun conducător de electricitate, prin incorporarea unor atomi de nichel care permit electronilor să „sară” de la un atom metalic la altul. Materialul este, de asemenea, sensibil la presiune şi torsiune, deoarece aplicarea unor asemenea forţe modifică distanţele dintre atomii de nichel, afectând capacitatea electronilor de a trece de la un atom la altul şi modificând astfel rezistenţa electrică a polimerului.

Pentru a demonstra că materialul îşi poate recăpăta proprietăţile chiar după ce a fost supus unor acţiuni distructive, cercetătorii au tăiat efectiv o bucată din el cu un bisturiu; după ce au unit şi apăsat marginile tăiate timp de 15 secunde, au constatat că fragmentul de polimer nu numai că şi-a redobândit integritatea, dar şi-a recăpătat şi conductivitatea în proporţie de 98%. Iar operaţiunea poate fi repetată de zeci de ori, cu acelaşi rezultat.

Rămâne de văzut dacă „auto-vindecarea” funcţionează şi în cazul în care polimerul este nu tăiat cu un bisturiu - ceea ce produce o tăietură precisă, fără deformări mecanice semnficative în jurul ei - ci supus unor acţiuni ce produc deformări şi deteriorări mai avansate ale structurii.

Între timp, inventatorii se preocupă să facă „pielea artificială” mai elastică, deoarece, deşi flexibilă, actualmente nu suportă întinderea. Elasticitatea sporită ar însemna un pas înainte, spre următoarea generaţie de materiale de acest gen.