Більшість штучних матеріалів створюються з розрахунком, що вони повинні прослужити довго. Це важливо, коли ми ними користуємося, але це ж перевага обертається недоліком, коли приходить час попрощатися з ними: відпрацював своє об'єкт потрібно якось утилізувати. Натхненні біологічними процесами дослідники з Мюнхенського технічного університету (TUM) розробляють матеріали, які "вмирають", якщо вчасно не погодувати.
Якщо тварина або рослина не поповнюють запаси енергії, поглинаючи їжу або сонячні промені, то воно гине. Інакше йдуть справи з штучними речовинами, які не потребують подібному енергообміну з навколишнім середовищем. В результаті матеріал довго зберігає свою форму. Якщо ж людина хоче позбутися від такого матеріалу, то він просто утилізує або переробляє його, але це не найефективніший процес.
"Природа не виробляє сміттєзвалищ. Замість цього біологічні клітини постійно синтезують нові молекули з утилізованого" сировини ". Деякі з цих молекул збираються в більш великі структури - так звані надмолекулярні ансамблі (supramolecular assemblies), які формують структурні компоненти клітини. Подібні динамічні ансамблі надихнули нас на створення матеріалів, які самоліквідуються, коли потреба в них пропадає ", - говорить Букховен.
І з метою імітації природних систем вчені TUM створили з'єднання молекул, які починають вільно пересуватися, але збираються в гідрогелю, коли додається "паливо". Це паливо являє собою високоенергетичні молекули, які називають карбодиїмідів. Хімічні реакції зберігають стійкість матеріалу до впливу зовнішнього середовища до тих пір, поки присутній запас енергії. Коли він врешті-решт вичерпується, то матеріал просто розпадеться на молекули, з яких створено.
У лабораторних умовах ученим вдалося створити матеріали з прогнозованою "тривалістю життя" - від декілька хвилин до години. Після цього матеріали "вмирали" і розчинялися. Процес можна перезапустити, якщо додати чергову порцію "палива".
Розробка може стати в нагоді при вдосконаленні систем доставки лікарських засобів з уповільненим вивільненням. Більш того, дослідження також стане в нагоді для створення "зникаючої" електроніки або пакувальних матеріалів, які будуть самознищуватися після використання.
Дослідники думають також, що розробка придалася б і для створення електронних або пластикових пристроїв. Наприклад, можна створювати такі об'єкти з самознищується матеріалів, що вирішило б проблему сміттєзвалищ і забруднення навколишнього середовища. Але все це поки в досить далекій перспективі.
Результати дослідження і опис розробки представлені в журналі Nature Communications.