محققان دانشگاه Sheffield و DUBBLE CRGفرانسه یک ماده ژلاتینی نانوساختار ابداع کرده‌اند که می‌تواند به عنوان یک ماهیچه مصنوعی عمل کند. این مواد نسبت به تغییرات شیمیایی در محیط خود به صورت انقباض و انبساط واکنش نشان می‌دهند.
ساخت ماهیچه‌های مصنوعی نانوساختار
محققان دانشگاه شفیلد و DUBBLE CRG فرانسه یک ماده ژلاتینی نانوساختار ابداع کرده‌اند که می‌تواند به عنوان یک ماهیچه مصنوعی عمل کند. این مواد نسبت به تغییرات شیمیایی در محیط خود به صورت انقباض و انبساط واکنش نشان می‌دهند.
ریچارد جونز از دانشگاه شفیلد می‌گوید: “این تجهیزات می‌توانند نیرویی برای جابه جایی ابزار نانومقیاس درون یک سیال ایجاد کنند. به عبارت بهتر این سیستم می‌تواند در رهاسازی اختیاری بسیاری از مولکول‌ها کاربرد داشته باشد”.
جونز و همکارانش برای ساخت ماهیچه‌های مصنوعی، از تشغییر شکل پلی‌اسیدهای ضعیف که در شرایط pH مختلف اتفاق می‌افتد، بهره گرفته اند. مواد توده‌ای که دچار انقباض و انبساط‌های مکرر و دائمی می‌شوند به طور ذاتی در برابر ترک خوردن و پارگی مقاوم هستند. بر اساس این ایده، محققان ماده ژلاتینی نانوساختاری ساختند که دارای خاصیت ارتجاعی بیشتری است.
این ژلاتین شامل یک ماده زمینه پلی‌اسیدی است که نواحی آب گریز نانومقیاس دارد. این ماده از خودآرایی یک کوپلیمر سه جزئی که دو جزء انتهایی آن از پلی‌متیل متاکریلات آب گریز بی‌شکل و جزء میانی آن از پلی‌متاکریلات اسید ساخته شده است، تشکیل می‌شود.
جونز می گوید: “ساده‌ترین توجیهی که برای تغییر شکل ماکرومولکول‌ها می‌شناسیم، اضحلال و انبساط یک پلی اسید در اثر تغییرات pH می‌باشد. ما توانستیم با کشف یک واکنش شیمیایی نوسان کننده غیرخطی، که سبب تغییرات خودبه‌خودی pH می‌شود به ابزار اتصالی مورد نیاز خود دست یابیم”.
این محققان برای اعمال نیرو به ماهیچه از واکنش بین برومات پتاسیم، سولفیت سدیم، فروسیانید پتاسیم و سولفوریک اسید استفاده کردند. هر چرخه این واکنش که در دمای اتاق حدود ۲۰ دقیقه به طول می‌انجامد، pH را از ۳ تا ۷ تغییر می‌دهد. در pH پایین پلی‌اسید مذکور پروتونه شده و خنثا می‌گردد؛ اما در pH بالای ۵/۵ پلی‌اسید یونیزه شده و دافعه بارهای همنام باعث انبساط پلیمر تا ۳ برابر حجم واقعی خود می‌شود. دو قسمت انتهای کوپلیمر در اثر تغییر pH به غیر از تغییر در فاصله بین آنها، بدون تغییر باقی می‌مانند.
هدف بلند مدت این مطالعات دستیابی به شیوه‌ای است که زیست‌شناسان سلولی از آن در ماشین‌های نانومقیاس در مواد مصنوعی، استفاده می‌کنند. آزمایش ماهیچه‌های مصنوعی از طریق به کارگیری آنها برای خم کردن یک میله نرم، نشان دادکه این ماهیچه‌ها می‌توانند توان ۲۰ mW/Kg را به ازای واحد جرم تولید کنند. این توان ماهیچه‌های مذکور را ۱۰۰۰ برابر ضعیف‌تر از ماهیچه‌های خط‌‌دار می‌سازد اما با توان یک میله اکاریوتیک (۳۰ mW/Kg ) قابل مقایسه است.
این گروه در حال حاضر بر روی استفاده از این اصل برای راندن ذرات زیرمیکرون و همچنین یافتن واکنش‌های شیمیایی محرک برای اعمال نیروی مؤثر در محیط‌های وسیع‌تر،کار می کنند.
