Vedci z Univerzity v Bristole dosiahli prelom v oblasti tzv. aktívnej hmoty, keď vytvorili syntetické materiály schopné samostatného pohybu, podobne ako sa pohybujú červy. Tento objav by mohol v budúcnosti otvoriť cestu k vývoju nových spôsobov dodávania liekov a samoliečivých materiálov.

Kým väčšina bežných materiálov, ako sú drevo či plast, zostáva nehybná a nemení svoj tvar, aktívna hmota je schopná pohybu a reorganizácie. Vedci z Bristolu, Paríža a Leidenu skúmali drobné častice nazývané Janusove koloidy, ktoré vložením do tekutiny a vystavením elektrickému poľu získali schopnosť pohybovať sa samé. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Tento objav predstavuje krok vpred v návrhu materiálov, ktoré napodobňujú biologický pohyb, a mohol by viesť k vývoju umelých svalov či mikroskopických robotických systémov.

Prelom vo výskume aktívnej hmoty

Vedci sa už dlhé roky zaujímajú o aktívnu hmotu, pretože spochybňuje tradičné vnímanie materiálov. Kým bežné látky potrebujú na pohyb externé sily, aktívna hmota disponuje vlastným zdrojom energie, ktorý jej umožňuje pohyb. To znamená, že v budúcnosti by mohli vzniknúť inteligentné materiály, ktoré sa budú adaptovať na svoje prostredie a fungovať podobne ako živé organizmy.

Pomocou špeciálneho 3D mikroskopu vedci sledovali, ako sa tieto častice chovajú pod vplyvom elektrického poľa. Zistili, že koloidy sa začali zhlukovať a vytvárať štruktúry podobné červom. Tento experiment bol prelomový, pretože vedci použili oveľa menšie častice než v predchádzajúcich štúdiách, čo im umožnilo objaviť nové druhy pohybu. Červovité formácie sa pohybovali koordinovane, akoby reagovali ako jeden celok, a nie ako súbor jednotlivých častíc.

„Zistili sme, že tieto častice sa samy organizujú do aktívnych vlákien, ktoré pripomínajú živé červy. Na základe ich dĺžky sme dokonca dokázali predpovedať a kontrolovať ich pohyb,“ vysvetlil hlavný autor štúdie Xichen Chao.

Science Robotics

Potenciálne využitie v medicíne a technológiách

Pri nižšej hustote sa častice spájali do červovitých reťazcov, no pri vyššej hustote vytvárali komplexné labyrintové a listové štruktúry. Táto schopnosť samostatne sa organizovať môže viesť k prevratným aplikáciám v medicíne, robotike a materiálovom inžinierstve.

Spoluautor štúdie Tannie Liverpool upozorňuje, že praktické využitie je zatiaľ vzdialené, no samostatne sa pohybujúce materiály by mohli v budúcnosti umožniť vývoj zariadení, ktoré sa dokážu samostatne pohybovať a systémov na cielenejšiu distribúciu liekov.

„V budúcnosti by sme mohli vytvoriť systémy z mikroskopických častíc, ktoré by sa dokázali pohybovať ako roj a cielene doručiť liečivá do konkrétnych miest v tele,“ dodal Liverpool.