Большинство искусственных материалов очень прочные, и это большой плюс при их использовании, но большой минус, когда дело доходит до их утилизации. Сейчас исследователи из Мюнхенского технического университета разрабатывают материалы, которые разлагаются, когда в них заканчивается энергия. Такие материалы можно будет использовать для целевой доставки лекарств по организму, а в будущем и для создания самоуничтожающейся упаковки для товаров.
Если животное или растение не получает энергии через пищу или солнечные лучи, оно погибает и разлагается. Но искусственное вещество не выполняет этот вид обмена энергией с окружающей средой, что позволяет ему сохранять свою форму в течение длительного времени. А для утилизации таких веществ зачастую нужно потратить значительное количество энергии.
«Большинство искусственных вещества химически очень стабильны, и чтобы разложить их на компоненты, нужно потратить много энергии. Природа не производит свалок. Вместо этого, биологические клетки постоянно синтезируют новые молекулы из вторсырья. Некоторые из этих молекул могут собираться в более крупные структуры, так называемые надмолекулярные агрегаты, образующие структурные компоненты клеток. Этот динамический ансамбль вдохновил нас на разработку материалов, которые самостоятельно утилизируются, когда они больше не нужны», — говорит Джоб Бокховен, ведущий автор исследования.
Для имитации подобных природных систем, ученые создали соединения молекул, которые собираются в гидрогель при добавлении «топлива». Это топливо имеет форму высокоэнергетических молекул, называемых карбодиимидами. Химическая реакция позволяет сохранять материал стабильным до тех пор, пока есть запас энергии. Когда она в конце концов заканчивается, материал попросту распадается на свои составные молекулы, которые можно вновь собрать, просто добавок «топлива».
В лабораторных тестах ученым удалось создать материалы с прогнозируемой продолжительностью жизни от нескольких минут до нескольких часов, а после они распадались.
