Onderzoekers ontwikkelen afstembare microdeeltjes die kunnen worden geassembleerd tot grotere structuren

Wetenschappers van de Graduate School of Science aan de Universiteit van Osaka hebben superabsorberende polymere (SAP) microdeeltjes gemaakt die zichzelf assembleren tot structuren die kunnen worden aangepast door de verhouding van het deeltjestype aan te passen. Dit onderzoek kan leiden tot nieuwe afstembare biomimetische “slimme materialen” die specifieke chemicaliën kunnen voelen en erop kunnen reageren.

Biologische moleculen in levende organismen hebben een opmerkelijk vermogen om zelf-geassembleerde structuren te vormen wanneer ze worden geactiveerd door een extern molecuul. Dit heeft ertoe geleid dat wetenschappers proberen andere “slimme materialen” te maken die reageren op hun omgeving. Nu heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Osaka een instelbaar systeem bedacht met poly (natriumacrylaat) microdeeltjes waaraan een van de twee soorten chemische groepen kan zijn gehecht. De instelbare parameters x en y verwijzen naar het molaire percentage microdeeltjes met respectievelijk β-cyclodextrine (βCD) en adamantyl (Ad) residuen.

“We ontdekten dat de macroscopische vorm van samenstellingen gevormd door microdeeltjes afhankelijk was van het residu-gehalte”, zegt senior co-auteur Akihito Hashidzume. Om assemblages te kunnen vormen, moest x minimaal 22,3 zijn; de vorm van samenstellen zou echter kunnen worden geregeld door y te variëren. Naarmate de waarde van y toenam, werden de clusters steeds langwerpiger. Het team veronderstelde dat bij hogere waarden van y, kleine clusters zich vroeg zouden kunnen vormen en aan elkaar zouden kunnen blijven plakken, wat zou leiden tot langwerpige aggregaten. Omgekeerd, als y klein was, bleven clusters pas na vele botsingen aan elkaar kleven, wat resulteerde in meer bolvormige aggregaten. Dit biedt een manier om af te stemmen op de vorm van de resulterende clusters. Het team mat de aggregaten onder een microscoop om de vormen van assemblages te bepalen met behulp van een statistische analyse.

“Op basis van deze bevindingen hopen we de oorsprong te helpen onthullen van de diverse vormen van levende organismen, dit zijn macroscopische assemblages die worden gecontroleerd door moleculaire herkenning”, zegt senior co-auteur Akira Harada. Dit onderzoek kan ook leiden tot de ontwikkeling van nieuwe slimme sensoren die clusters kunnen vormen die groot genoeg zijn om met het blote oog te zien.