Caltech ve ETH Zürih üniversitesindeki mühendislerden ve bilim adamlarından oluşan bir ekip, sıcaklığı algılayabilen yapay deri ürettiler. Çıngıraklı yılanların avlarının vücut sıcaklıklarıyla bulmalarını sağlayan hücresel mekanizma örnek alınarak yapılan yapay deri, sıcaklığı algılayabiliyor.

Geliştirilen bu yapay deri kullanılarak, protezlere sıcaklık algılayabilme özelliği sağlanacak. Bunun yanında, yaralarda herhangi bir enfeksiyon oluşumunu önlemek için bandaj olarak kullanılabilecek.

Çalışmanın sonuçları 1 Şubat’ta Science Robotics dergisinde yayınlandı.

Caltech’te araştırmacı olan Chiara Daraio liderliğindeki ekip tarafından, petri kabında yapay ağaç üretimi üzerinde çalışılırken bulunan bu yapay deri, sıcaklık değişimlerine karşı elektriksel tepki verebiliyor. Çalışmada, bitkilerin hücre duvarında bulunan ve sıcaklık hassasiyetinden sorumlu bileşik olan pektin kullanıldı. Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Bölümünde Makine mühendisliği ve uygulamalı fizik profesörü olan Daraio; “Pektin, jelleştirme maddesi olarak gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; reçel yapmak için kullandığınız şey, bu yüzden elde edilmesi kolay ve aynı zamanda çok ucuz” diyor.

Araştırmacılar pektin ve su moleküllerinden oluşan, 20 mikrometre kalınlığında ( bir insan saç teli kalınlığında ) ince, şeffaf, esnek bir film ürettiler. Kalsiyum iyonları ile zayıf olarak bağlanmış filmdeki pektin molekülleri, çift sarmal yapıda. Sıcaklık arttığında; bağlar kırılarak çift sarmal çözülüyor ve pozitif yüklü kalsiyum iyonları açığa çıkıyor. Serbest kalsiyum iyonlarının konsantrasyonundaki artış  malzeme içindeki elektriksel direnci azaltıyor, bu azalma da film içerisinde bulunan elektrotlar sayesinde ölçülebiliyor.

Yapay deride bulunan sıcaklık algılama mekanizması çıngıraklı yılanların, avlarını vücut sıcaklıklarından algılamalarını sağlayan hücresel mekanizma ile aynı şekilde tasarlandı. Bu mekanizmada; hücre zarında bulunan iyon kanalları sayesinde sinir ağları genişler ve bir sensör gibi davranarak algılamayı sağlar. Bu genişleme, kalsiyum iyon akışına izin verir ve elektriksel uyarılar tetiklenir.

Robotik ve biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek bu yapay deri; yaklaşık 5°C ve 50°C arasındaki sıcaklıklardaki küçük değişimleri bile algılayabiliyor.

Daraio ve ekibinin bir sonraki hedefi, malzemenin sıcaklık algısını 90°C’ye çıkararak endüstriyel uygulamalarda kullanımını da sağlamak.

Üretilen bu malzeme, termal sensörler ve insan-robot etkileşimlerini artırmak için kullanılan robotik kaplamalar gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılabilecek.

Araştırma İsviçre Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.