Nanomembrana jak mięśnie. Czym jest polidopamina?

Naukowcy z poznańskiego Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza i Instytutu Maxa Plancka w Moguncji odkryli, że nanomembrany z polidopaminy kurczą się pod wpływem światła, zmiany temperatury i wilgotności. Te właściwości będzie można wykorzystać w m.in. automatyce i robotyce.

Artykuł opisujący odkrycia badaczy z Poznania i Moguncji ukazał się w prestiżowym czasopiśmie "Nano Letters".

Foto: shutterstock.com/Gorodenkoff

- Polidopamina to polimer, który występuje naturalnie w przyrodzie. Wykorzystują go małże do przylepiania się do różnych powierzchni, w tym do kamieni i do drewna, także pod wodą - wyjaśnia prof. Bartłomiej Graczykowski z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Adama Mickiewicza. - Zaobserwowaliśmy, że pod wpływem zewnętrznego bodźca świetlnego polidopamina wykazuje zdolność kurczenia się w czasie krótszym od ułamka milisekundy.

To zdaniem prof. Bartłomieja Graczykowskiego dość niespotykany efekt, ponieważ większość materiałów, gdy są eksponowane na światło, ogrzewa się i rozszerza na skutek zwykłej rozszerzalności temperaturowej. Te nieliczne, które się kurczą, robią to często nieodwracalnie lub wymagają dodatkowego bodźca, by przywrócić stan wyjściowy. Tymczasem membrany z polidopaminy potrafią kurczyć się i wracać do poprzedniej formy praktycznie w nieskończoność.

- W naszych badaniach polidopamina ma imitować rolę aktyny - białka odpowiadającego za kurczenie się mięśni - opowiada gość Czwórki. I dodaje, że polidopamina wykonuje to zadanie zaskakująco dobrze. - Podstawową formą jest pofałdowana membrana, którą podgrzewamy światłem laserowym. W trakcie tego procesu uwalniają się molekuły wody, które są wysyłane na zewnątrz w czasie krótszym od ułamka milisekundy i materiał kurczy się. Kiedy wyłączamy światło, materiał ulega chłodzeniu i wraca do wcześniejszego stanu. 

Posłuchaj

03:11 CZWORKA Stacja Nauka - nanomembrana 09.03.2022.mp3 Prof. Bartłomiej Graczykowski z Wydziału Fizyki UAM wyjaśnia, czym jest i jakie ma właściwości polidopamina (Stacja Nauka/Czwórka)

Takie właściwości zbliżone są do właściwości mięśni człowieka. - Przy czym te parametry są znacznie lepsze - zaznacza rozmówca Szymona Majchrzaka. - To są supermięśnie, które na dodatek nie są związane z żadnym materiałem i z żadnym obciążeniem.  Ich dodatkowym walorem jest też to, że efekt kurczenia się można wywołać zdalnie i miejscowo, za pomocą światła. Wystarczy lampa o przeciętnej mocy.

Sprawdź także:

• Filmowo-naukowo. Ile prawdy jest w "Interstellar"?
• Kranówka, woda mineralna, a może z lodowca. Którą pić?

Nowo odkryte właściwości membran z polidopaminy znajdą zastosowanie m.in. w robotyce, do tworzenia zdalnie sterowanych nanomanipulatorów, czujników światła i wilgoci.

***

Tytuł audycji: Stacja Nauka

Prowadzi: Oliwia Krettek

Materiał przygotował: Szymon Majchrzak

Data emisji: 09.03.2022

Godzina emisji: 12.30

kul