• Şubat 14, 2022

Freiburg Üniversitesi’nde yapay kas dokusu üretildi

Freiburg Üniversitesi’nde yapay kas dokusu üretildi

Freiburg Üniversitesi bünyesinde görevli araştırma ekibi tamamen doğal proteinleri kullanarak yapay kas dokusu üretti. Geliştirilen yapay kas dokusu istenen amaca göre programlanabiliyor. İnsan ve hayvanlar için protez ve implantların yanı sıra buluşun ayrıca yeni nesil robotların üretiminde de çığır açacağı değerlendiriliyor.

Bir Freiburg araştırma ekibi, otonom olarak büzülen doğal proteinlerden yapılmış ilk malzemeyi geliştirdi.

Almanya Freiburg Üniversitesi’nin MatS Mükemmeliyet Kümesi’nden Dr. Stefan Schiller ve Dr. Matthias Huber, yalnızca doğal proteinlere dayalı bir kas geliştirmeyi başardı. Schiller, “Yapay kasımız hala bir prototip. Ancak, malzemenin yüksek biyouyumluluğu ve bileşimini belirli dokuya uyacak şekilde ayarlama olasılığı, rekonstrüktif tıp, protez, eczacılık veya yumuşak robotikte gelecekteki uygulamaların önünü açabilir.” diyor.

Geçmişte bilim insanları, yapay kas sistemleri geliştirmek için doğal proteinleri temel almış ve onları çok küçük moleküler makinelere veya polimerlere inşa etmişlerdi. Ancak tamamen biyo-tabanlı olan ve kimyasal enerji yardımıyla otonom hareket eden sentetik kas materyalleri geliştirmek henüz mümkün olmamıştı.

Doğal protein elastin bazlı malzeme

Freiburg araştırma ekibi tarafından kullanılan malzeme, insanlarda da meydana gelen, örneğin cilde ve kan damarlarına esneklik kazandıran doğal bir lifli protein olan elastine dayanmakta. Bu proteinin modelini takiben araştırmacılar, biri örneğin pH’daki dalgalanmalara, diğeri sıcaklıktaki değişikliklere tepki veren iki elastin benzeri protein geliştirdi. Bilim insanları, iki katmanlı bir malzeme oluşturmak için iki proteini fotokimyasal çapraz bağlama yoluyla birleştirdi. Bu süreçte malzemeyi esnek bir şekilde şekillendirmek ve hareket yönünü ayarlamak mümkündür.

Sıcaklık değişiklikleri yardımıyla kasılmalar açılıp kapatılabilir

Araştırmacılar, yakıt olarak kimyasal bir enerji kaynağı sodyum sülfit kullanarak ritmik kasılmaları indüklemeyi başardı. Birkaç reaksiyonun özel bir bağlantısı nedeniyle pH’ın döngülerde değiştiği salınımlı bir kimyasal reaksiyonda, eklenen enerji, malzemenin denge dışı durumları yoluyla mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu şekilde, araştırmacılar malzemenin döngüsel bir halde ve özerk bir şekilde büzülmesini sağladı. Ayrıca sıcaklık değişikliklerinin yardımıyla kasılmaları açıp kapatabildiler. Salınımlı kimyasal reaksiyon yaklaşık 20 santigrat derece sıcaklıkta başladı ve malzeme ritmik hareketler yapmaya başladı. Bu süreçte, malzemenin üstleneceği belirli durumları programlamak ve bunları başka bir uyaranla yeniden sıfırlamak mümkün oldu.

Schiller, “Doğal olarak oluşan protein elastinden elde edildiğinden ve tarafımızca biyoteknolojik yollarla üretildiğinden, malzememiz teknik uygulamalar için de geçerli olan yüksek bir sürdürülebilirliğe sahiptir. Gelecekte malzeme, çevredeki tuz konsantrasyonu gibi diğer uyaranlara yanıt vermek ve biyokütleden türetilen malat gibi diğer enerji kaynaklarını tüketmek için daha da geliştirilebilir.” ifadelerinde bulundu.

Cluster of Excellence liv MatS

Mükemmellik Kümesi yaşayan, uyarlanabilir ve enerjiden bağımsız malzeme sistemleri (livMatS), doğadan ilham alan gerçeğe yakın malzeme sistemleri geliştirir. Sistemler çevrelerine özerk bir şekilde uyum sağlayacak, ondan temiz enerji toplayacak ve hasara veya ondan geri kazanılmaya karşı duyarsız olacaktır.