몇 시간 안에 치유되는 획기적인 하이드로겔, 인공 피부의 판도를 바꾸다

젤은 헤어 제품부터 젤리 같은 질감의 식품까지 모든 제품에서 찾아볼 수 있습니다. 인간의 피부에는 젤 같은 특성이 있지만 복제하기는 어렵습니다. 피부는 뻣뻣하고 탄력이 있으며 스스로 치유하는 놀라운 능력을 갖고 있습니다. 종종 부상 후 24시간 이내에 완전히 회복됩니다.

지금까지 인공 젤은 피부의 경도나 자체 복구 능력만 모방할 수 있었지만 둘 다를 모방할 수는 없었습니다. 알토 대학과 바이로이트 대학의 연구팀은 이제 이러한 한계를 극복했습니다. 그들은 강도와 ​​자가 치유 능력을 결합한 독특한 구조의 하이드로겔을 개발하여 약물 전달, 상처 치유, 소프트 로봇 공학 및 인공 피부 분야의 발전을 위한 길을 열었습니다.

이 획기적인 연구에서 연구자들은 초박형 대형 점토 나노시트를 추가하여 하이드로겔을 강화했습니다. 하이드로겔은 일반적으로 부드럽지만, 새로운 물질은 나노시트 사이에 촘촘하게 얽힌 폴리머로 고도로 정렬된 구조를 형성합니다. 이는 하이드로겔을 더 강하게 만들 뿐만 아니라 손상 후 스스로 치유되도록 해줍니다.

이 연구는 오늘(3월 7일) 권위 있는 저널인 Nature Materials에 게재되었습니다.

이 소재의 비밀은 나노시트의 질서정연한 배열뿐만 아니라 나노시트 사이의 폴리머의 엉킴, 베이킹만큼 간단한 공정에도 있습니다. 박사후 연구원 Chen Liang은 모노머 분말을 나노시트가 포함된 물과 혼합했습니다. 그런 다음 혼합물을 UV 램프(젤 매니큐어와 유사한 스타일링 램프) 아래에 놓습니다. "UV 램프에서 나오는 자외선은 개별 분자를 서로 결합시켜 모든 것을 탄성 고체, 즉 젤로 변화시킵니다."라고 Liang은 설명했습니다.

알토 대학의 Zhang Hang은 다음과 같이 덧붙였습니다. "얽힘은 얇은 폴리머 층이 작은 모사처럼 서로 얽히기 시작하지만 무작위 순서로 시작된다는 것을 의미합니다. 폴리머가 완전히 얽히면 서로 구별할 수 없습니다. 분자 수준에서 매우 활동적이고 이동성이 있으며, 자르면 다시 얽히기 시작합니다."

칼로 자르고 4시간이 지나면 재료는 이미 80% 또는 90% 자가 치유되었습니다. 또한 1mm 두께의 하이드로겔에는 10,000겹의 나노시트가 들어있어 사람 피부처럼 뻣뻣하고 신축성과 유연성이 동일하다.

"히드로겔의 강성, 강도 및 자가 치유 특성은 오랫동안 도전 과제였습니다. 우리는 전통적인 부드러운 하이드로겔을 강화하는 메커니즘을 발견했습니다. 이는 생체 영감 특성을 가진 새로운 재료 개발에 혁명을 일으킬 것입니다."

알토 대학의 올리 이칼라(Olli Ikkala)는 "이 연구는 생체 재료가 합성 재료의 새로운 특성 조합을 찾도록 우리에게 영감을 줄 수 있는 방법에 대한 흥미로운 예입니다. 내구성이 있고 자가 치유가 가능한 피부 또는 자율 복구가 가능한 합성 조직을 갖춘 로봇을 상상해 보십시오."라고 말했습니다. 실제 적용이 아직 다소 부족할 수 있지만 현재 결과는 중요한 도약을 나타냅니다. 이는 재료 설계 규칙을 업데이트할 수 있는 근본적인 발견입니다.

/scitechdaily에서 편집됨