O echipă de cercetători de la universitatea din Freiburg a reuşit să dezvolte un material muscular pe baza unor proteine naturale. Contracţiile autonome ale muşchiului pot fi controlate cu ajutorul pH-ului şi a schimbărilor de temperatură.
Datele pe care cercetătorii le-au prezentat în revista Advanced Intelligent Systems, arată că mişcările materialului sunt conduse de o reacţie chimică care consumă energie moleculară.
„Muşchiul nostru artificial este încă un prototip, dar chiar şi aşa, biocompatibilitatea sa ridicată şi posibilitatea de a-i ajusta compoziţia pentru a se potrivi cu un anumit ţesut ar putea deschide calea pentru aplicaţii viitoare în medicina reconstructivă, protetică, farmaceutică sau în robotica moale", a declarat dr. Stefan Schiller, unul dintre cercetători.
Având la bază modelul elastinei, o proteină naturală care se regăseşte şi în organismul uman şi care conferă elasticitate pielii şi vaselor de sânge, cercetătorii au dezvoltat două proteine asemănătoare, una care să răspundă la fluctuaţii ale pH-ului, iar cealaltă la schimbări de temperatură.
Oamenii de ştiinţă au combinat cele două proteine printr-un procedeu fotochimic pentru a obţine un material stratificat. Acest proces le-a permis modelarea flexibilă a materialul şi stabilirea unei direcţii de mişcare.
Cercetătorii au reuşit să inducă contracţiile ritmice utilizând drept combustibil o sursă chimică de energie, respectiv sulfitul de sodiu. Într-o reacţie chimică oscilantă în care pH-ul se modifică datorită unor reacţii în lanţ, energia adăugată a fost transformată în energie mecanică prin stări ale materialului care nu ating echilibrul. În acest fel, cercetătorii au determinat materialul să se contracte autonom într-o manieră ciclică. De asemenea, ei au reuşit să pornească şi să oprească contracţiile cu ajutorul schimbărilor de temperatură. Reacţia chimică oscilantă a început la o temperatură de aproximativ 20 de grade Celsius, iar materialul a început să facă mişcări ritmice. În acest proces, a fost posibil să se programeze anumite stări pe care materialul să şi le însuşească, pe care cercetătorii le-au putu reseta ulterior cu un alt stimul. Oamenii de ştiinţă au realizat astfel un sistem simplu de învăţare şi uitare, la nivel material.
„Întrucât materialul nostru este derivat din elastina proteică naturală şi a fost produs prin mijloace biotehnologice, el este marcat de o durabilitate ridicată, relevantă şi pentru aplicaţiile tehnice. Materialul ar putea fi dezvoltat în continuare pentru a răspunde la alţi stimuli, cum ar fi concentraţia de sare în mediu, şi pentru a consuma alte surse de energie, cum ar fi malatul (acid malic), derivat din biomasă", a explicat Stefan Schiller.
