Spajanje mesa s metalom elektroadhezijom

Znanstvenici američkog Sveučilišta u Marylandu koristili su elektroadheziju za reverzibilno spajanje mekih materijala poput sirove piletine i rajčice s tvrdim materijalima poput kositra, olova i grafita.

Zamislite da se implantat od tvrdog metala može zalijepiti za meko biološko tkivo bez upotrebe ljepila, a zatim jednostavno ukloniti kada više nije potreban. To i druge zgodne stvari uskoro bi mogle biti moguće, zahvaljujući novom razumijevanju elektroadhezije.

Elektroadhezija (EA) je fenomen u kojem se dva objekta elektrostatički ili kemijski vežu jedan za drugi nakon što je kroz njih prošla električna struja. Oni ostaju povezani čak i nakon što je struja isključena, ali će se uredno odvojiti kada budu podvrgnuti struji suprotnog polariteta.

Posljednjih godina vidjeli smo da se elektroadhezija koristi u svemu, od robota koji se penju po zidovima do mekih robotskih hvataljki. I dok su neke od tih primjena uključivale lijepljenje tvrdih materijala na savitljive, malo ih je uključivalo lijepljenje nepromijenjenih tvrdih materijala na one uistinu "mekane i ljepljive". Zapravo, elektroadhezija se najčešće koristila za spajanje meko-meko i tvrdo-tvrdo.

Nova studija koju su vodili profesor kemijskog i biomolekularnog inženjerstva Srinivasa Raghavan i njegovi kolege na Sveučilištu u Marylandu, pokazuje da primjenom malog napona na određene objekte stvaraju kemijske veze koje sigurno povezuju objekte, dok okretanje smjera protoka elektrona lako razdvaja dva materijala.

Ovaj učinak elektroadhezije mogao bi pomoći u stvaranju biohibridnih robota, poboljšati biomedicinske implantate i omogućiti nove tehnologije baterija.

Prethodno su Raghavan i njegovi kolege pokazali da EA može držati zajedno meke, suprotno nabijene materijale te se čak koristiti i za izgradnju jednostavnih struktura. Ovaj put su željeli vidjeti može li EA reverzibilno vezati tvrdi materijal, poput grafita, na meki materijal, poput životinjskog tkiva.

Tim je prvo testirao EA koristeći dvije grafitne elektrode i akrilamidni gel. Mali napon od 5 volti je primijenjen nekoliko minuta, uzrokujući trajno prianjanje gela na pozitivno nabijenu elektrodu. Rezultirajuća kemijska veza bila je toliko jaka da je, kada je jedan od istraživača pokušao razdvojiti dva dijela, gel puknuo prije nego što se odvojio od elektrode. Kada je smjer struje bio obrnut, grafit i gel su se lako odvojili i i gel se zalijepio za drugu elektrodu, koja je sada bila pozitivno nabijena. Slični testovi provedeni su na različitim materijalima, metalima, različitim sastavima gelova, životinjskim tkivima, voću i povrću, kako bi se utvrdila sveprisutnost fenomena.

Autori su otkrili da tvrdi materijal treba provoditi elektrone, a meki materijal sadržavati ione soli. Pretpostavljaju da adhezija nastaje iz kemijskih veza koje se stvaraju između površina nakon izmjene elektrona. Ovo može objasniti zašto neki metali koji snažno drže svoje elektrone, uključujući titan, i neko voće koje sadrži više šećera nego soli, uključujući grožđe, nisu uspjeli prianjati u nekim situacijama.

Konačni eksperiment pokazao je da se EA može postići i pod vodom, otkrivajući još širi raspon mogućih primjena.

Studiju objavljenu u časopisu ACS Central Science možete pronaći na ovoj poveznici.