Voorbeeld van een slim materiaal: een zelfhelend polymeer.

Institute for Advanced Materials, Case Western Reserve University

Institute for Advanced Materials, Case Western Reserve University

Hoe ‘slim’ ze ook zijn, echt denken kunnen die slimme materialen natuurlijk niet want ze hebben geen hersencellen. De reden dat ze zo worden genoemd is omdat ze het vermogen hebben te reageren op veranderingen in de omgeving waarin ze zich bevinden. Denk bijvoorbeeld aan een zelfhelend laagje op het scherm van je smartphone dat reageert op het ontstaan van een krasje door deze te dichten. Vooral voor de regeneratieve geneeskunde – waarbij weefsel gerepareerd kan worden dankzij de hulp van kunstmatige materialen – zijn slimme biomaterialen een grote belofte.

Voor het ontwerpen van zulke materialen kijken wetenschappers het trucje af van het menselijk lichaam. Je staat er misschien niet bij stil maar de cellen in je lichaam zijn voortdurend bezig zich aan te passen aan de situatie. Jezelf gesneden? Je lichaam reageert meteen en stuurt bloedplaatjes en eiwitten om het wondje te dichten. Is er schade aan het DNA? Dan komt er een enzym aangesneld om de mutaties te fiksen. Onze cellen, weefsels en organen zijn, tot op zekere hoogte uiteraard, zelfherstellend. Kunnen we materialen maken die ook zulke bijzondere eigenschappen hebben?

Dat is de vraag die Nederlandse chemici bezig houdt. Het is uiteindelijk wel mogelijk, maar materialen ontwerpen die zichzelf kunnen vermeerderen, herstellen of die uit zichzelf kunnen bewegen is zeker geen makkelijk karweitje. Van de grond af moeten moleculen op de juiste manier gemonteerd worden. Elk molecuul bevat informatie bestaande uit de bindingen die een molecuul kan aangaan met andere moleculen. Pas als die moleculen op een specifieke manier bij elkaar worden gebracht krijgt het materiaal een duidelijke functie.

Dat betekent dat onderzoekers eerst van elk molecuul moeten weten op welke positie deze terechtkomt als je de losse moleculen bij elkaar op een hoopje gooit. En ze moeten ook kennis hebben van hoe een molecuul zich gedraagt rond andere moleculen of bij verandering van de pH of temperatuur. Ik hoor je zuchten, het is inderdaad monnikenwerk. Maar het spontaan laten samenklitten van moleculen tot slimme materialen gaat steeds beter. Hieronder kan je er meer over lezen.