Kaca Reaktif

Kaca bioaktif kelas baru dapat bertindak seperti sistem cerdas—tidak hanya merasakan lingkungannya, tetapi juga bereaksi secara kimia dan fisik terhadapnya.



Di Southern Illinois University, Bakul C. Dave (diucapkan Da-vey) telah membentuk bahan kaca transparan dari larutan silika gel yang dimodifikasi secara organik. Dicampur dengan air pada suhu kamar, larutan sol-gel mengeras dalam waktu sekitar lima menit menjadi gel transparan yang padat namun elastis.

Kaca sol-gel adalah sarang lebah dengan pori-pori mikroskopis yang dapat menyerap biomolekul seperti protein atau enzim dan melepaskannya sebagai respons terhadap rangsangan lingkungan. Properti ini dapat mendekatkan kendaraan penghantar obat pintar yang mampu mengatur dosis untuk mempertahankan tingkat terapeutik yang tepat.





daftar misi bulan

Gelas membengkak

Kaca konvensional, dibuat dengan melelehkan silika pada suhu tinggi, mengandung sangat sedikit air. Gelas sol-gel mengandung 20 persen air menurut beratnya. Kombinasi porositas dan kadar air yang tinggi menjadikan kaca sol-gel sebagai sensor dan reaktor yang fleksibel.

Dalam percobaan laboratorium, kaca sol-gel membengkak, menyusut atau menekuk di bawah kondisi suhu atau keasaman yang berubah, namun kembali ke bentuk aslinya ketika lingkungan sedang. Ini juga menanggapi perubahan garam atau medan listrik.



Selain itu, kaca dapat bereaksi terhadap berbagai rangsangan kimia, termasuk protein dan biomolekul lainnya. Sensitivitas kaca, termasuk pilihan molekul target, dikendalikan oleh modifikasi larutan silika gel.

yang menemukan teori lubang hitam

Saat kaca sol-gel berubah bentuk, ia dapat menyerap atau mengeluarkan biomolekul melalui sistem mikropori yang saling berhubungan, yang juga membesar atau mengecil. Kaca itu sendiri bersifat bio-inert, atau biokompatibel, artinya kaca itu mempertahankan integritas biomolekul yang ada di dalam atau diserap ke dalam pori-pori sol-gel. Biokompatibilitas ini juga berarti bahwa penggunaannya sebagai pil atau implan tidak boleh memicu infeksi atau penolakan oleh tubuh.

Pompa atau Spons

Tim peneliti Dave sedang menyelidiki potensi sol-gel sebagai kendaraan pengiriman obat yang diatur secara lingkungan. Tidak seperti kapsul pelepas waktu, yang kerjanya terus-menerus, pompa insulin sol-gel, misalnya, akan meniru respons alami pankreas, memodulasi jumlah insulin yang dilepaskannya sebanding dengan fluktuasi konsentrasi glukosa dalam darah.



Tim Dave telah mulai menguji pendekatan ini dengan implan sol-gel pada tikus. Pada tingkat dosis yang diharapkan, insulin dalam implan satu milimeter dapat bertahan selama beberapa tahun, katanya.

Di laboratorium, kaca bioaktif dapat digunakan lebih lanjut sebagai spons atau pemisah protein, menyerap molekul target spesifik dari sup biologis. Kemudian prosesnya bisa dibalik untuk memeras protein yang terpisah.

Aplikasi potensial lainnya termasuk mikrofluida dan film tipis. Mungkin saja, kata Dave, untuk membentuk bahan berpori menjadi saluran kecil, katup dan reservoir yang membuka dan menutup dengan mengubah bentuk daripada tindakan mekanis.

isi kamus urban

Atau, sebagai film tipis atau pelapis, kaca sol-gel dapat berfungsi sebagai sensor, mengkomunikasikan kondisi lingkungan ke bahan atau substrat yang mendasarinya, memungkinkan tekanan di dalam pipa, atau kecepatan mesin, untuk disesuaikan sesuai kebutuhan.

Bagi Dave, tujuan utama penelitian sol-gelnya adalah luasnya aplikasi yang dapat dibukanya. Kami dapat secara efektif mengubah sinyal kimia atau fisik apa pun menjadi respons yang dimodulasi dengan hati-hati, katanya.

Sayang, Aku Kecilkan Sampelnya

Seperti banyak perkembangan ilmiah lainnya, kaca sensitif Dave ditemukan hampir secara tidak sengaja. Sol-gel telah ada selama bertahun-tahun dan bahkan telah dicampur dengan bahan organik dan biomolekuler. Pada tahun 1997, kelompok Dave sedang mengerjakan sol-gel organik untuk aplikasi fotokimia ketika seorang mahasiswa pascasarjana secara tidak sengaja meninggalkan cahaya terang pada sampel. Yang mengejutkan semua orang, sampel menyusut di bawah cahaya.

Hari ini, Dave menyempurnakan kemampuan larutan silika untuk secara tepat merasakan dan bereaksi terhadap rangsangan lingkungan tertentu setelah mengeras menjadi kaca sol-gel. Dia juga mulai menyelidiki aplikasi di perbatasan nano, di mana partikel kaca sol-gel dapat digunakan untuk pengiriman atau penyerapan molekul tertentu dari obat dan zat terapeutik lainnya.

Jika dia berhasil, pada akhirnya kita mungkin melihat nanopartikel sol-gel digunakan untuk membersihkan organ atau jaringan dengan menghilangkan atau menetralkan protein atau bakteri berbahaya.

bersembunyi