Осциляційні полімери

штучний полімер може бути виготовлений для розширення та контракту, періодично за допомогою самоізоляційної хімічної реакції.

Японська дослідник Takahiro Yamaguchi з Науково-дослідного інституту наносистеми в Токіо Національний інститут передових індустріальних наук та технологій (AIST) розробило біополімерний матеріал, який здатний ритмічно контрактувати через самостійні дії хімічних реакцій. Особливістю таких реакцій є циклічна зміна параметрів: наприклад, з часом колір розчину може періодично перетворювати сині або червоні. Таким чином, температура, концентрація речовин і т.д. може змінюватися.

Перша реакція такого роду була виявлена в 1951 році радянською біохіміологом Борисом Бєлосовом, яка спостерігала в циклічній зміні кольору під час окислення лимонної кислоти броматом калію, з іонами шийки матки як каталізатор для реакції. Іони шийки матки періодично окислюються і знижують, викликаючи реакційну суміш для зміни кольору. Механізм процесу та його математичної моделі охарактеризували десять років після Анатолія Яботинського.

Згодом були виявлені інші реакції, параметри яких періодично змінюються через внутрішні процеси хімічної системи. Всі вони поєднуються під загальною назвою Belousov-Zhabotinsky. Хімічні самоохолоджувальні процеси стали одним з найпопулярніших об'єктів дослідження: за допомогою їх допомоги можна було вивчити поведінку складних коливаньових процесів, які можна знайти в хімії, фізики та біології. Результати Takahiro Yamaguchi - це приклад того, як хімічні самооцінки можуть бути адаптовані для вирішення не тільки фундаментальних, але і практичних проблем.

Коли ми говоримо про ритмічні скорочень, перше, що приходить до розуму м'язи, але в цьому випадку полімерні системи контракти не на всіх, як м'язова тканина. Біополімер спочатку розширюється рівномірно в всіх напрямках, а потім рівномірно усаджує, не існує переваг в напрямку скорочення, як в м'язових клітинах. Один цикл займає кілька секунд, і загальна тривалість контрактів може досягати декількох днів. «мотор» – це хімічний процес від класу реакцій Белусов-Жаботинський, тільки в цьому випадку, в результаті реакції, замість зміни кольору або температури, стиснення і розширення матеріалу.

Японський вчений підкреслив, що основа нового матеріалу та реагентів, які використовуються нетоксичними, що означає, що такий самоізоциляційний полімер може застосовуватися в медицині. Пропонується, що розвиток буде корисним для розвитку мікроскопічних пристроїв, так званих лабораторій-на-чипсу (повний аналіз чіпів – мікророзробників, які дозволяють проводити один або кілька біохімічних процесів на одному чіпі з площею декількох квадратних міліметрів). Таким чином, хімічний процес, який тривалий час був «добрим часом» молодих хіміків (реакція Белусов-Жаботинського є загальною темою на хімічній олімпіаді та шкільних турнірах), може отримати реальну практичну програму.

Ямагучі повідомили про свій розвиток на великій міжнародній конференції ICENET-2014: «Нездатність у збуджених мережах та можливість їх контролінгу», яка проходила в MIPT 28-30 травня 2014 року та була присвячена біофізиці м’язів серця та інших збудливих тканин.

Джерело: nkj.ru