(Phys.org)—Ricorda un po' il Terminator T-1000, un nuovo materiale creato dai ricercatori di Cornell è così morbido che può fluire come un liquido e poi, stranamente, tornare alla sua forma originale.

Piuttosto che metallo liquido, è un idrogel, una maglia di molecole organiche con tanti piccoli spazi vuoti che possono assorbire l'acqua come una spugna. Si qualifica come un "metamateriale" con proprietà non presenti in natura e potrebbe essere il primo metamateriale organico con metaproprietà meccaniche.

Gli idrogel sono già stati considerati per l'uso nella somministrazione di farmaci:gli spazi possono essere riempiti con farmaci che rilasciano lentamente mentre il gel si biodegrada e come strutture per la ricostruzione dei tessuti. La capacità di formare un gel nella forma desiderata amplia ulteriormente le possibilità. Per esempio, un gel infuso di farmaco potrebbe essere formato per adattarsi esattamente allo spazio all'interno di una ferita.

Dan Luo, professore di ingegneria biologica e ambientale, e colleghi descrivono la loro creazione nel numero del 2 dicembre della rivista Nanotecnologia della natura .

Il nuovo idrogel è fatto di DNA sintetico. Oltre ad essere la sostanza di cui sono fatti i geni, Il DNA può fungere da elemento costitutivo per i materiali autoassemblanti. I singoli filamenti di DNA si bloccheranno su altri singoli supporti che hanno una codifica complementare, come piccoli Lego organici. Sintetizzando il DNA con sezioni complementari accuratamente disposte, il team di ricerca di Luo ha precedentemente creato brevi supporti che si collegano in forme come croci o Y, che a loro volta si uniscono alle estremità per formare strutture a maglie per formare il primo idrogel di successo a tutto DNA. Provando un nuovo approccio, hanno mescolato il DNA sintetico con enzimi che fanno sì che il DNA si auto-replica e si estenda in lunghe catene, per fare un idrogel senza legami del DNA.

"Durante questo processo si intrecciano, e l'entanglement produce una rete 3D, " ha spiegato Luo. Ma il risultato non è stato quello che si aspettavano:l'idrogel che hanno fatto scorre come un liquido, ma quando viene messo in acqua ritorna alla forma del recipiente in cui si è formato.

"Questo non è stato progettato, " ha detto Luo.

L'esame al microscopio elettronico mostra che il materiale è costituito da una massa di minuscoli "nidi d'uccello" sferici di DNA aggrovigliato, circa 1 micron (milionesimo di metro) di diametro, ulteriormente intrecciati tra loro da catene di DNA più lunghe. Si comporta come una massa di elastici incollati insieme:ha una forma intrinseca, ma può essere allungato e deformato.

Il modo esatto in cui funziona è "ancora oggetto di indagine, " hanno detto i ricercatori, ma teorizzano che le forze elastiche che trattengono la forma sono così deboli che una combinazione di tensione superficiale e gravità le vince; il gel si incurva in un blob sciolto. Ma quando è immerso nell'acqua, la tensione superficiale è quasi zero - c'è acqua dentro e fuori - e la galleggiabilità annulla la gravità.

Per dimostrare l'effetto, i ricercatori hanno creato idrogel in stampi a forma di lettere D, N e A. Versato fuori dagli stampi, i gel divennero liquidi amorfi, ma nell'acqua si trasformarono di nuovo nelle lettere. Come possibile applicazione, il team ha creato un interruttore azionato dall'acqua. Hanno realizzato un breve gel cilindrico infuso con particelle metalliche poste in un tubo isolato tra due contatti elettrici. In forma liquida il gel raggiunge entrambe le estremità del tubo e forma un circuito. Quando si aggiunge acqua. il gel ritorna alla sua forma più corta che non raggiungerà entrambe le estremità. (L'esperimento viene eseguito con acqua distillata che non conduce elettricità.)

Il DNA utilizzato in questo lavoro ha una sequenza casuale, ed è stato osservato solo occasionale cross-linking, ha detto Luo. Progettando il DNA per legarsi in modi particolari, spera di essere in grado di mettere a punto le proprietà del nuovo idrogel.