Araştırmacılar Canlı Olmayan Maddelerde Hayatı Taklit Etmek İçin Yeni Bir Süreç Keşfetti

Delft Teknoloji Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi, robotlar gibi canlı olmayan maddelerde hayatı taklit edebilecek yeni bir süreç keşfetti. Yeni süreç, canlı hücrelerde olduğu gibi canlı olmayan maddeleri kontrol etmek için yakıt kullanıyor.

Ekibin keşfettiği reaksiyon döngüsünün geniş bir malzeme yelpazesi için uygulanabileceğini ve hızının kontrol edilebileceğini belirttiler. Bu, bu alanda birçok fırsat sunuyor ve gelecekteki yumuşak robotikte önemli bir rol oynayabilir. Yumuşak makinelerin môivironmentsını algılayabilmesi ve uygun şekilde tepki vermesi mümkün hale gelebilir.

Ekibin bulguları Nature Communications dergisinde yayımlandı.

Canlı Hücrelerdeki Kimyasal Reaksiyonları Taklit Etme

Kimyager Rienk Eelkema ve ekibi, canlı hücrelerdeki kimyasal reaksiyonları taklit etmeye çalışıyor. Bu reaksiyonlar, hücrelerin kontrol edilmesi için gereken yakıtı sağlıyor. Aynı şekilde, canlı olmayan maddeleri de kontrol ediyorlar, ancak sınırlılar.

“Şimdiye kadar, sadece beş tür reaksiyon yaygın olarak kullanılıyor” diyor Eelkema. “Bu reaksiyonların iki büyük dezavantajı var: hızlarını kontrol etmek zor ve sadece belirli bir molekül seti üzerinde çalışıyorlar.”

Çalışmanın baş yazarı Benjamin Klemm ile birlikte, hızını etkili bir şekilde kontrol edebilen yeni bir reaksiyon türü keşfettiler. Bu reaksiyon, geniş bir malzeme yelpazesi üzerinde çalışıyor.

“Reaksiyon döngüsünün özü, bir kimyasal yakıt ekleyerek bir partikülü yüklenmemiş ve yüklenmiş bir partikül arasında geçiş yapabilmesidir” diye devam ediyor Eelkema. “Bu, malzemeleri değiştirmemizi ve böylece bu malzemelerin yapılarını değiştirmemizi sağlıyor, çünkü eşit yükler birbirini iter ve farklı yükler birbirini çeker. Yakıtın türü ve miktarı, reaksiyon hızını ve böylece bir yükün ve dolayısıyla bir yapının ne kadar süreceğini belirler.”

Ekibin yaptığı şeylerden biri, reaksiyon döngüsünü kullanarak bir hidrojeni yüklemiydi, bu da yüklerin birbirini itmesine ve jelin şişmesine neden oldu.

Yumuşak Robotların İnşasında Rolü

Araştırmacılar, kimyasal reaksiyonların döngüsünün yumuşak robotların inşasında bir rol oynayabileceğini söylüyor.

“Yumuşak robotlar zaten var, örneğin manyetik veya elektrik alanları aracılığıyla dışarıdan kontrol edilen mikropartiküller. Ancak sonunda bir robota kendi başına kontrol etmesi gerekiyor: nerede olduğunu ve ne olduğunu görmesi ve sonra uygun şekilde tepki vermesi gerekiyor” diyor Eelkema. “Döngümüzü önceden bir partiküle programlayabilir ve sonra yalnız bırakabiliriz, ve o, bir sinyal aldığında bağımsız olarak işlevini gerçekleştirir.”

Eelkema, şimdi süreci sinyal işleme eklemeye çalışacak, bu da onu môivironmentsına bağlayacak.

“Örneğin, bir polimer partikülü böyle bir döngünün bazı bileşenlerini içerebilir” diyor. “Son reaksiyon parçasıyla karşılaştığında, döngü tamamlanır ve bir sinyal olarak çalışır, örneğin dağılması veya şişmesi için.”

İnsanlarda ve diğer organizmalarda hücreler, işlev görmek için enerjiye ihtiyaç duyar.

“Bu, neden yemek yeme gerektiğinin nedenidir” diye açıklıyor Eelkema. “Enerjinin işleve bağlanması, kimyasal reaksiyonlar aracılığıyla gerçekleşir ve canlı varlıkları tanımlar. Hücrelerin, yapıların oluştuğu veya süreçlerin gerçekleştiği zamanı ve yerini kontrol etmelerini sağlar, yerel olarak ve sınırlı bir süre için.”

Öte yandan, canlı olmayan maddeler enerji kaynağı olmadan işlev görebilir ve sonsuza kadar var olabilir. Canlı olmayan maddelerde etkileşimleri kimyasal yakıtla sürdürebilecek süreçler, on yıl önce ortaya çıktı.

“Bunu Delft’te, birkaç başka yerde de tanıttık ve o zamandan beri bu alan patladı” diyor Eelkema.