Tufts Üniversitesi tarafından Cuma günü yayınlanan bir haber bültenine göre, bilim insanları suya yapışmayan ve günümüzün yapışmaz yüzeylerinden daha üstün yapışmazlık özelliklerine sahip ipek bazlı malzemeler yaratmanın bir yolunu keşfettiler. Her şey liflerin en basit düzeyde kendilerini oluşturan protein olan ipek fibroinine ayrıştırılmasıyla ilgili.
Tufts’ta Robinson Kimya Profesörü olan Krishna Kumar’a göre, “ipeği bu kadar eşsiz bir malzeme yapan şey, yalnızca çok çeşitli biçim ve konfigürasyonlara bürünebilmesi değil, aynı zamanda ipek fibroini kimyasal olarak manipüle ederek niteliklerini kolayca değiştirebilmesidir.”
“Vücut tarafından farklı hızlarda emilen ipek fibroinli ortopedik vidalar üretmek istiyorsak kimyayı ayarlıyoruz” dedi. “Oksijen, glikoz veya diğer kan bileşenlerini tanımlayabilen bir kan sensörü geliştirmek için kimyayı değiştiriyoruz. Bu çalışmada, ipek fibroini suya dayanıklı hale getirmek için değiştirdik ve malzemenin su iticiliğini “ayarlayabildik”.
İpek fibroinin yüzeyine uygulanan ve perflorokarbon olarak bilinen kısa kimyasal zincirler, araştırmacıların bu yüksek yapışmazlık seviyesini elde etmelerini sağladı. Bu zincirler proteinlerle ya da vücuttaki diğer biyolojik moleküllerle etkileşime girmiyor ya da diğer bileşiklerle reaksiyona girmiyor.
Yeni malzemenin yapışmazlık kalitesi daha sonra bilim insanları tarafından yüzeyinde suyun nasıl boncuk boncuk biriktiği incelenerek değerlendirildi. Suyun, en yüksek perflorokarbon konsantrasyonuna sahip çubuklar haline getirilmiş yapışmaz ipek üzerinde reddedildiğini ve sadece damlalar halinde yuvarlandığını keşfettiler.
Daha da iyisi, yapışmaz ipekten sadece su değil, önemli bir bileşen olarak su içeren her şey kaymıştır.
Kimyasalların vücuda emilmesi tehlikesi taşıyan ticari yapışmaz kaplamalara karşı daha güvenli bir seçenek artık ipek bazlı yapışmaz yüzeyler kullanılarak mümkün. Araştırmacılar, teknolojilerinin sınırsız potansiyel kullanım alanı olduğunu iddia ediyor.
Tufts’ta Stern Ailesi Mühendislik Profesörü olan David Kaplan’a göre, “ipeği suyu itecek şekilde modifiye etmede elde ettiğimiz başarı, ipeği renk değiştirme, elektrik yükü iletme veya biyolojik bir ortamda kalıcı olma veya bozulma gibi diğer işlevler için kimyasal olarak modifiye etmedeki başarılarımızı genişletiyor.”
Bir protein olması nedeniyle ipek, doğal bir iskele üzerinde çeşitli işlevsel bileşenlerin “takılmasına” olanak tanıyan modüler kimya için çok uygundur. Bu yeni malzeme tıbbi ekipmanların yanı sıra yağmur damlalarının sileceklere gerek kalmadan kolayca akıp gittiği otomobil ön camlarında, paslanmayı önlemeye yardımcı olan metal kaplamalarda ve temizlenmesi daha kolay kumaşlarda kullanılabilir.
Kumar’ın laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi ve araştırmanın ortak yazarlarından Julia Fountain’a göre, “Tıbbi cihazların su ve diğer biyolojik maddelerle zararlı etkileşimleri en aza indirecek şekilde modifiye edilmesi, ihtiyaç duyuldukları sürece güç ve bütünlüğü koruma potansiyeline sahiptir.”
İpek zaten nispeten bağışıklık sistemi baskılanmış durumda, bu nedenle hücreleri veya diğer maddeleri reddetme kapasitesini arttırmak kullanışlılığını arttırabilir.
Çalışma özeti:
Biyouyumluluğu yüksek ve immünojenitesi minimum olan bir biyomalzeme ipek fibroin proteinidir. Bu özellikler, bu maddeyi stentler, kateterler ve yara örtülerinde yaygın uygulama için ön sıralara taşımıştır. Ancak, ipek fibroin proteininin hidrofobikliğini değiştirerek kullanım alanını ve faydasını artırmak zor olmuştur.
Suda çözünebilen protein ipek fibroinin, yüzeyine perflorokarbon zincirleri eklenerek solventle dökülebilen dikkate değer bir hidrofobik polimere dönüştürülebileceğini gösteriyoruz. Modifiye edilmiş ipeğin flor içeriği ile filmin hidrofobikliği açıkça ilişkilendirilmiştir. En süslü ipek fibroin proteini Teflon’dan daha büyük su temas açılarına sahipti. Ayrıca, prefabrike ipek çubuklarda su alımının nasıl önemli ölçüde azaldığını, kullanım ömürlerinin nasıl arttığını ve mekanik bütünlüğün nasıl korunduğunu gösteriyoruz. Bu bulgular, doğal olmayan grupların orta derecede agresif kimya ile ipek fibroin yüzeyine ne kadar kolay eklenebileceğini göstermektedir ve bu uyarlanabilir biyomateryalin potansiyel kullanımlarına ilişkin daha fazla araştırma yapılmasını kolaylaştıracaktır.
Kaynak: interestingengineering
