Các kỹ sư sinh hóa tại Đại học Johns Hopkins vừa thử nghiệm thành công phương pháp thay đổi hình dạng cho các hydrogel bằng cách kích hoạt các chuỗi phân tử DNA tác động lên nó, mở ra một phương pháp chế tạo các robot nhuyễn thể hoặc thiết bị y tế thông minh trong tương lai không cần dây điện, pin hoặc các mắt nối rườm rà.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các chuỗi DNA được gọi là “kẹp tóc” để phóng to một mẫu hydrogel có kích thước cỡ centimet. Phản ứng này sau đó được “ngưng đọng” lại bởi một chuỗi DNA khác, gọi là “kẹp tóc kết thúc”, tạo ra một mảnh hydrogel sau cùng có kích thước gấp 100 lần so với ban đầu.

Để kiểm soát việc thay đổi hình dạng xảy ra tại các phần khác nhau của hydrogel cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật tạo khuôn ảnh tương tự như cách chế tạo các vi mạch cực nhỏ và phức tạp trong công nghiệp bán dẫn. Các khuôn sinh hóa khác nhau được nhúng vào những vùng gel khác nhau, vốn thiết kế để phản ứng với từng tập lệnh DNA cụ thể tạo ra khả năng uốn cong, gấp khúc hoặc các phản ứng khác cho thiết kế hydrogel.

Để kiểm chứng khả năng hoạt động của hydrogel thành phẩm khi được kích hoạt, nhóm nghiên đã sử dụng các hydrogel hình bông hoa có khả năng phản ứng với các chuỗi DNA. Trong mỗi “bông hoa”, nhóm đã tạo ra hai bộ cánh hoa, mỗi bộ được thiết kế chỉ đáp ứng một trong hai chuỗi DNA khác nhau. Khi tiếp xúc với cả hai chuỗi DNA này, tất cả các cánh hoa đều xoắn lại. Nhưng khi tiếp xúc với chỉ một trong các chuỗi, chỉ có những cánh hoa tương thích với chuỗi đó bị xoắn.

Nhóm nghiên cứu cũng chế tạo các thiết bị hydrogel hình con cua, trong đó các râu, càng và chân đều xoắn lại khi tiếp xúc với các chuỗi DNA phù hợp với chúng.

Cách tiếp cận mới của các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins tạo ra khả năng liên kết các phần chuyển động thành các vật liệu mềm. Các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng quá trình của họ một ngày nào đó có thể góp phần vào việc tạo ra các vật liệu thông minh, thiết bị biến hình, thiết bị truyền động có khả năng lập trình phức tạp cũng như các robot tự động có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực hàng hải và y tế.

Công trình do đội ngũ các tác giả Angelo Cangialosi, ChangKyu Yoon, Jiayu Liu, Qi Huang, Jingkai Guo, Thao D. Nguyen, David H. Gracias, Rebecca Schulman tiến hành, được đăng trên tạp chí Science hôm đầu tuần.

Theo Science Daily

BÌNH LUẬN

Please enter your comment!
Please enter your name here