محمد سبزی

در سال های اخیر، کاربردهای رو به گسترش هیدروژل ها در پزشکی، دارو رسانی، مهندسی بافت، صنایع کشاورزی، حذف آلاینده ها و علوم و تکنولوژی نانو، موجب نیاز شدید به هیدروژل های هوشمند شده است. موادی که به تغییر شرایط محیط اطرافشان به صورت خودبخودی پاسخ می دهند. یکی از مهمترین هیدروژل های هوشمند، هیدروژل های خود ترمیم شونده است که آن ها آسیب ایجاد شده در ساختار خودشان را به صورت درجا تشخیص داده شده و ترمیم می کنند که منجر به افزایش طول عمر، قابلیت اطمینان استفاده آن ها و کاهش هزینه می شود. ژل ها با شبکه دوتایی متداول که با پیوندهای کوالانسی اتصال عرضی یافته اند، علی رغم سفتی بالا، عمدتا چقرمگی و خاصیت خود ترمیمی پائینی نشان می دهند. زیرا اتصالات عرضی آن ها در طی تغییر شکل و اعمال کرنش بالا، به صورت برگشت ناپذیر می شکنند. بنابراین، کمبود هیدروژل هایی که بتوانند به صورت همزمان سه خاصیت سفتی، چقرمگی و خود ترمیمی را داشته باشند، به عنوان چالش جدی مطرح است و کاربرد آن ها را در زمینه زیست پزشکی به شدت محدود می کند. این در حالی است که بسیاری از مواد طبیعی این خواص را از پیوندهای پویا و فدا شونده موجود در شبکه خود بدست می آورند. بنابراین، در این کار ما با الگو گرفتن از زیست مواد، یک روش جدیدی در طراحی ژل ها با شبکه دوتایی چقرمه و خود ترمیم شونده پیشنهاد کردیم که این کار با جایگرینی هردو شبکه اتصال عرضی یافته شیمیایی با شبکه های اتصالات عرضی یافته با پیوندهای هیدروژنی مستحکم و برگشت پذیر میسر گردید. هیدروژل های تهیه شده با شبکه دوتایی کاملا فیزیکی متشکل از ژل مستحکم زیست پلیمر آگار، به عنوان شبکه اول، و ژل چقرمه زیست پلیمر پلی وینیل الکل، به عنوان شبکه دوم، است. ژل ها با شبکه دوتایی فیزیکی تهیه شده مکانیسم اتلاف انرژی چندگانه در طی اعمال کرنش، نشان دادند. نتایج آزمون مکانیکی، خواص مکانیکی عالی این مواد را تائید کرد. به طوری که آن ها مدول الاستیک بالایی تا kPa 2200، چقرمگی قابل توجه kJ/m-3 2111 داشتند که این مقادیر حتی بالاتر از مقادیر مربوط به غضروف طبیعی است )با مدول الاستیک حدود kPa 1000 و انرژی شکستی در محدود 900 تا kJ/m-3 1200). همچنین، این ژل ها قابلیت خود ترمیمی سریع با راندومان بالا نشان دادند به طوری که نمونه های برش یافته، توانستند 67% از استحکام اولیه خود را تنها پس از ده د