İnsan derisi, doğanın en gelişmiş malzemelerinden biri. Yüksek dayanıklılığı, esnekliği ve hasar gördüğünde kendini onarabilme kapasitesiyle uzun süredir bilim dünyasının ilham kaynakları arasında yer alıyor. Bugüne kadar geliştirilen yapay jeller ise bu özelliklerin yalnızca bir bölümünü taklit edebildi. Aalto Üniversitesi ve Bayreuth Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, bu sınırı aşarak insan derisine çok daha yakın özellikler sunan yeni nesil bir hidrojel geliştirdi.

Araştırma, Dr. Hang Zhang, Prof. Olli Ikkala ve Prof. Josef Breu liderliğinde yürütüldü. Sentetik kil nano-levhalar Bayreuth Üniversitesi'nde Prof. Breu tarafından tasarlanırken, malzemenin geliştirilmesi ve test süreçleri Aalto Üniversitesi'nin araştırma altyapıları kullanılarak gerçekleştirildi. Çalışma, 7 Mart 2025'te Nature Materials dergisinde yayımlandı.

DOĞADAN İLHAM ALAN YAPI

Yeni hidrojelin temelinde, normalde yumuşak ve esnek olan jel yapısına entegre edilen ultra ince ve büyük kil nano-levhalar yer alıyor. Bu nano-levhalar arasında yoğun biçimde dolaşan polimerler, malzemeye son derece düzenli bir yapı kazandırıyor. Ortaya çıkan mimari, hidrojelin hem mekanik dayanımını artırıyor hem de kendini onarabilmesini mümkün kılıyor. Araştırmacılara göre bu yapı, insan derisinin güçlü ama esnek doğasına yaklaşan nadir sentetik örneklerden biri.

SAATLER İÇİNDE KENDİNİ ONARIYOR

Geliştirilen hidrojel, bıçakla kesildikten yalnızca dört saat sonra yüzde 80–90 oranında iyileşiyor. 24 saat sonunda ise büyük ölçüde eski hâline dönüyor. Sadece bir milimetre kalınlığındaki hidrojelin içinde yaklaşık 10 bin katman nano-levha bulunması, malzemeye insan derisine benzer bir sertlik kazandırırken esnekliğini de korumasını sağlıyor. Bu kendini onarma süreci, polimerlerin moleküler düzeyde yeniden dolaşabilme kabiliyetine dayanıyor. Hasar sonrası yapı, zaman içinde yeniden bütünlüğünü kazanıyor.

YUMUŞAK MALZEMELERDE YENİ BİR EŞİK

Araştırma ekibinden Dr. Hang Zhang, bu çalışmanın yumuşak malzemeler alanında uzun süredir çözülemeyen bir soruna yanıt verdiğini belirtiyor. Dayanıklı, esnek ve kendini onarabilen hidrojellerin aynı anda elde edilmesi, bugüne kadar önemli bir teknik engel olarak görülüyordu. Yeni yaklaşım, bu engeli aşan bir mekanizma sunuyor.

TIPTAN ROBOTİK SİSTEMLERE UZANAN POTANSİYEL

Aalto Üniversitesi'nden Prof. Olli Ikkala, geliştirilen hidrojelin yara iyileştirme, yapay deri ve ilaç salım sistemleri gibi tıbbi uygulamalarda önemli bir potansiyel taşıdığına dikkat çekiyor. Robotik ve giyilebilir teknolojiler tarafında ise kendini onarabilen, esnek ve dayanıklı sensörler için insan derisine daha yakın bir alternatif sunuyor.

Araştırmacılar, çalışmanın henüz erken aşamada olduğunu ancak biyolojiden ilham alan malzeme tasarımında yeni bir dönemin kapısını aralayabileceğini vurguluyor. Kendini onarabilen sistemler, önümüzdeki yıllarda hem sağlık hem de ileri mühendislik alanlarında yeni bir tasarım anlayışının temelini oluşturabilir.