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

Delft Üniversitesi Teknoloji bölümünde bir araştırma ekibi, robotlar gibi canlı olmayan maddelerde hayatı taklit edebilecek yeni bir süreç keşfetti. Yeni süreç, canlı hücrelerin yaptığı gibi canlı olmayan maddeleri kontrol etmek için yakıt kullanıyor.

Ekibin söylediğine göre, reaksiyon döngüsü geniş bir malzeme yelpazesine uygulanabilir ve hızını kontrol etmek de mümkün. Bu, bu yeni alan için birçok fırsat sunuyor. Yeni gelişme, aynı zamanda gelecekteki yumuşak robotikte önemli bir rol oynayabilir, yumuşak makinelerin môi çevrelerini algılayabilmesi ve uygun şekilde tepki vermesi mümkün olabilir.

Ekibin bulguları Nature Communications sitesinde yayınlandı.

Canlı Hücrelerdeki Kimyasal Reaksiyonları Taklit Etme

Kimyager Rienk Eelkema ve ekibi, hücreleri kontrol etmek için gerekli yakıt sağlayan canlı hücrelerdeki kimyasal reaksiyonları taklit etmeye çalışıyor. Bu reaksiyonlar, canlı olmayan maddeleri aynı şekilde sürüklüyor, ancak sınırlılar.

“Şu ana kadar, araştırmacılar tarafından yaygın olarak kullanılan sadece beş tür reaksiyon var” 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 edebilecek 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 dolayısıyla bir yük ve dolayısıyla belirli bir yapı ne kadar süreceğini belirler.”

Ekibin yaptığı şeylerden biri, reaksiyon döngüsünü kullanarak bir hidrojeli yüklemekti, 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 kendine kontrol edebilmesini istersiniz: nerede olduğunu ve ne olduğunu görebilmesi ve ardından uygun şekilde tepki vermesi” diyor Eelkema. “Döngümüzü önceden bir partiküle programlayabilirsiniz, sonra bırakabilirsiniz ve bir sinyal aldığında bağımsız olarak işlevini gerçekleştirir.”

Eelkema, şimdi sürece sinyal işleme eklemeye çalışacak, bu da onu môi çevreyle bağlayacak.

“Örneğin, bir polimer partikülü böyle bir döngünün bazı bileşenlerini içerebilir” diyor. “Son reaksiyonun son kısmıyla karşılaştığında, döngü tamamlanır ve bu, örneğin parçalanması veya şişmesi için bir sinyal olarak hizmet eder.”

İnsanlardaki ve diğer organizmalardaki hücreler, işlev görmek için enerjiye güveniyor.

“Bu, neden yemek yediğimiz nedenlerden biri” diye açıklıyor Eelkema. “Enerjinin işlevle bağlantılı olması, kimyasal reaksiyonlar aracılığıyla gerçekleşir ve bu, canlı varlıkları tanımlar. Hücrelere, yapıların ne zaman ve nerede oluştuğunu veya süreçlerin gerçekleştiğini yerel olarak ve sınırlı bir süre için kontrol etme olanağı sağlar.”

Öte yandan, canlı olmayan malzemeler enerji kaynağına gerek kalmadan işlev görebilir ve sonsuza kadar var olabilir. On yıl önce, canlı olmayan malzemelerde etkileşimleri sürdürebilecek süreçler yoktu.

“Biz burada, Delft’te, birkaç başka yerle birlikte bunu tanıttık ve o günden beri alan patladı” diye kếtüledi Eelkema.