Peneliti Menemukan Proses Baru untuk Meniru Kehidupan dalam Bahan Non-Hidup

Tim peneliti di Delft University of Technology telah menemukan proses baru yang dapat membantu meniru kehidupan dalam bahan non-hidup, seperti robot. Proses baru ini bergantung pada bahan bakar untuk mengontrol bahan non-hidup dengan cara yang sama seperti sel hidup.

Tim tersebut mengatakan bahwa siklus reaksi dapat diterapkan pada berbagai jenis bahan. Kecepatan reaksi juga dapat dikontrol, membuka banyak peluang dalam bidang yang sedang berkembang ini. Pengembangan baru ini juga dapat memainkan peran besar dalam robotika lembut di masa depan, dengan mesin lembut yang dapat mendeteksi lingkungan dan merespons dengan tepat.

Temuan tim tersebut dipublikasikan di Nature Communications.

Meniru Reaksi Kimia dalam Sel Hidup

Kimia Rienk Eelkema dan timnya bekerja pada meniru reaksi kimia dalam sel hidup, yang menyediakan bahan bakar yang diperlukan untuk mengontrol sel. Reaksi ini menggerakkan bahan non-hidup dengan cara yang sama, tetapi terbatas.

“Sampai sekarang, hanya ada sekitar lima jenis reaksi yang umum digunakan oleh peneliti,” kata Eelkema. “Reaksi tersebut memiliki dua kelemahan utama: kecepatan reaksi sulit dikontrol dan hanya bekerja pada satu set molekul tertentu.”

Bersama dengan Benjamin Klemm, penulis utama studi, pasangan tersebut menemukan jenis reaksi baru yang kecepatannya dapat dikontrol secara efektif. Reaksi ini bekerja pada berbagai jenis bahan.

“Inti dari siklus reaksi adalah bahwa dapat beralih antara partikel tidak bermuatan dan partikel bermuatan dengan menambahkan bahan bakar kimia ke dalamnya,” lanjut Eelkema. “Hal ini memungkinkan kita untuk mengubah bahan dan dengan demikian memodifikasi struktur bahan tersebut, karena muatan yang sama akan saling menolak dan muatan yang berbeda akan saling menarik. Jenis dan jumlah bahan bakar menentukan kecepatan reaksi, dan dengan demikian berapa lama muatan dan struktur yang diberikan ada.”

Salah satu hal yang dilakukan tim adalah menggunakan siklus reaksi mereka untuk mengisi hidrogel, yang menghasilkan muatan yang saling menolak dan gel yang membengkak.

Peran dalam Membangun Robot Lembut

Peneliti tersebut mengatakan bahwa siklus reaksi kimia dapat memainkan peran dalam membangun robot lembut.

“Robot lembut sudah ada, misalnya partikel yang dikendalikan secara eksternal melalui medan magnetik atau listrik. Tetapi pada akhirnya Anda ingin robot yang dapat mengendalikan dirinya sendiri: untuk melihat di mana ia berada dan apa yang terjadi dan kemudian merespons dengan tepat,” kata Eelkema. “Anda dapat memprogram siklus kami ke dalam partikel sebelumnya, kemudian membiarkannya sendiri, dan partikel tersebut akan melakukan fungsinya secara independen begitu ia menemukan sinyal untuk melakukannya.”

Eelkema sekarang akan menambahkan pemrosesan sinyal ke proses, yang akan menghubungkannya dengan lingkungan.

“Misalnya, partikel polimer dapat mengandung beberapa komponen dari siklus tersebut,” katanya. “Ketika partikel tersebut menemukan bagian terakhir dari reaksi, siklus tersebut selesai, berfungsi sebagai sinyal untuk menghancurkan atau membengkak, misalnya.”

Sel-sel dalam tubuh manusia dan organisme lainnya bergantung pada energi untuk berfungsi.

“Itulah juga alasan mengapa kita manusia perlu makan,” jelas Eelkema. “Penghubungan energi dengan fungsi terjadi melalui reaksi kimia dan itulah yang mendefinisikan makhluk hidup. Hal ini memungkinkan sel-sel untuk mengontrol kapan dan di mana struktur terbentuk atau proses terjadi, secara lokal dan untuk waktu yang terbatas.”

Di sisi lain, bahan non-hidup dapat berfungsi tanpa pasokan energi dan ada selamanya. Sampai sepuluh tahun yang lalu, proses yang ada dapat menggunakan bahan bakar kimia untuk menggerakkan interaksi dalam bahan non-hidup.

“Kami memperkenalkan hal ini di Delft, bersama dengan beberapa tempat lain, dan sejak itu bidang ini meledak,” kata Eelkema.