Φανταστείτε ένα λεπτό βραχιολάκι που παρακολουθεί τα βήματα και τους παλμούς της καρδιάς σας σαν το Apple Watch. Ή ρούχα που σας κρατούν δροσερούς με ενσωματωμένο κλιματισμό. Ή ένα εύκαμπτο εμφύτευμα που θα μπορούσε να βοηθήσει την καρδιά σας καλύτερα από έναν ογκώδη βηματοδότη.
Αυτή είναι η υπόσχεση ενός νέου, ηλεκτρικά ενεργού υλικού που δημιούργησαν ερευνητές συνδυάζοντας μικρές αλυσίδες αμινοξέων που ονομάζονται πεπτίδια μαζί με στοιχεία ενός πολυμερούς πλαστικού. Αυτό το “ηλεκτρικό πλαστικό”, που αναφέρθηκε αυτόν τον μήνα στο Nature, μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια ή να καταγράψει πληροφορίες, ανοίγοντας την πόρτα σε αυτοτροφοδοτούμενα wearables, νευρωνικές διεπαφές σε πραγματικό χρόνο και ιατρικά εμφυτεύματα που συνεργάζονται με τα σώματα καλύτερα από την τρέχουσα τεχνολογία.
Ο Samuel Stupp, ένας επιστήμονας υλικών στο Northwestern University, και οι συνάδελφοί του σκέφτηκαν ότι θα μπορούσαν να βελτιώσουν τις ιδιότητες του φθοριούχου πολυβινυλιδενίου (PVDF). Η ομάδα συνέδεσε πεπτίδια με μικρά τμήματα PVDF, τα οποία συναρμολογήθηκαν σε μακριές, εύκαμπτες κορδέλες. Τα μόρια στη συνέχεια ενώνονται σε δέσμες και ευθυγραμμίζονται για να σχηματίσουν ένα ηλεκτρενεργό υλικό.
Ο Stupp αναφέρει ότι η διαδικασία αυτοσυναρμολόγησης ενεργοποιείται με την προσθήκη νερού.
Το νέο υλικό ξεπερνά τους περιορισμούς του PVDF. Απαιτεί 100 φορές λιγότερη τάση για την αλλαγή της πόλωσης σε σύγκριση με άλλα σιδηροηλεκτρικά υλικά, καθιστώντας το ιδανικό για εφαρμογές χαμηλής κατανάλωσης, αλλά παράλληλα διατηρεί τις σιδηροηλεκτρικές του ιδιότητες σε θερμοκρασίες 110 C, περίπου 40 C υψηλότερες από άλλα υλικά PVDF.
Το νέο υλικό του Stupp μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια ή πληροφορίες αλλάζοντας ηλεκτρικά την πολικότητα κάθε κορδέλας. Και επειδή το πεπτίδιο στο τέλος κάθε κορδέλας μπορεί να συνδεθεί με πρωτεΐνες σε νευρώνες ή άλλα κύτταρα, τα μόρια μπορούν να καταγράψουν τα σήματα από τον εγκέφαλο, την καρδιά ή άλλα όργανα, ή να τα διεγείρουν ηλεκτρικά.
Με τη χρήση τεχνικών χαμηλής ισχύος όπως ο υπέρηχος για την “φόρτιση” των μορίων, το υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τόνωση των νευρώνων σαν θεραπεία για την χρόνια παράλυση, αναφέρει ο Stupp.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Yang Yang, μηχανικός ηλεκτρικής ενέργειας στο Northwestern, σημειώνει ότι το PVDF είναι βιοσυμβατό, καθιστώντας το υλικό σαν ένα πολλά υποσχόμενο υποψήφιο για μαλακά εμφυτεύματα που θα μπορούσαν να ελέγχονται ασύρματα έξω από το σώμα.
doi.org/10.1038/s41586-024-08041-4
