Plastici ugrađeno «pamćenje»

Uzmite praznu plastičnu čašu, na primjer od jogurta, i stavite je u pećnicu. Pećnicu zatim polako zagrijte. Čaša se ne smije rastopiti, već samo omekšati. Na određenoj temperaturi plastika će se skupiti i od čaše će nastati ravna, okrugla ploča. Upravo je navlačenjem takve, pod utjecajem topline omekšane ploče na kalup svojedobno bila nstala čaša. Materijal od kojega je izrađena, dakle plastika, doslovno se sjeća svog porijekla.

To «pamćenje» izvornog oblika profesor Andreas Lendlein iz Istraživačkog centra GKSS u Teltowu ne koristi u proizvodnji čaša za jogurt, nego u izradi medicinskih implantata: «Tako je velike implantate u tijelo moguće ugraditi u komprimiranom obliku, uz sićušan rez skalpelom, uobičajen u takozvanoj minimalno-invazivnoj kirurgiji. Podizanjem sobne temperature na visinu temperature tijela dolazi do širenja implantata, a nakon određenog vremena i do njegovog rastvaranja. Implantat se razgrađuje sam od sebe, tako da dodatna operacija radi njegovog uklanjanja više nije potrebna.»

Samorazgradiva plastika dobrog pamćenja

«Višenamjenski polimer» stručni je naziv materijala koji posjeduje dvije osobine: prvo – pamti svoj izvorni oblik, i drugo – u tijelu je razgradiv. Kako bi se te dvije odlike spojile u jednom materijalu, bilo je nužno mnogo finoće u radu kemičara.

Većina umjetnih materijala nastaje iz jedne sirovine. Andreas Lendlein, nasuprot tome, stalno je morao miješati različite sirovine i to još u pravom omjeru. Tako je uspio proizvesti i vrlo posebnu vrstu kirurškog konca koji se u tijelu pacijenta sam od sebe veže u čvor: «Pritom klinike u pravilu žele da se konac sam od sebe veže u čvor, ali ne i da se sam zategne. Osjećaj za to kirurzi već imaju u rukama odnosno pristima. Snaga kojom se zašiva rana odlučujuća je za tijek oporavka. Zategne li se čvor preslabo, nastat će veći ožiljak nego što bi se htjelo. Zašije li se rana prečvrsto, uništit će se više tkiva nego što je zapravo nužno.»

Programiranje plastike u tri poteza

«Materijali koji pamte» moraju imati vrlo poseban unutarnji ustroj: molekularni se lanci na mnogim različitim točkama povezuju u jedinstvenu mrežu. Taj je materijal takoreći moguće programirati. Za to su potrebna tri koraka. Korak broj jedan: «Materijal se, kao i sve konvencionalne vrste plastike, najprije dovede u određeni stalni oblik, na primjer konac duljine pet centimetara. Potom ga se lagano zagrije, ali tako da se ne rastopi, nego da ga se može lagano deformirati.»

Zagrijavanjem molekularni lanci postaju pokretljivi i moguće ih je razvlačiti, barem do određene mjere. A vezne točke tako izobličenu mrežu održavaju na okupu. Istezanje materijala je korak broj dva: «Konac od pet centimetara sada razvlačim na deset centimetara te ga potom opet hladim na sobnoj temperaturi. Elastični materijal brzo bi se vratio u svoj početni oblik, dakle na duljinu od pet centimetara. Materijal koji pamti je programiran i stoga će relativno točno zadržati oblik duljine deset centimetara.»

Hlađenjem materijala, a to je korak broj tri, molekularnim se lancima oduzima pokretljivost, a njihova se struktura doslovno zamrzava. Molekule su istegnute i napete, ali se ne mogu opustiti, jer im za to nedostaje toplinska energija. Rastom temperature konac zatim polako dostiže svoju izvornu duljinu.

Cilj: neograničena promjena oblika

Andreas Lendlein sa skupinom istraživača trenutno radi na razvoju materijala koji svoj oblik mijenjaju kada ih se izloži jarkom svjetlu. Materijali koji pamte, kada ih se stopli, svoj oblik mijenjaju samo jednom, a zatim ih treba iznova «programirati». Prototipovima neosjetljivih vlakana kemičari su, nasuprot tome, oblik uspjeli promijeniti i nekoliko puta za redom – uz pomoć svjetla različite frekvencije. Povećanje broja takvih ciklusa zadaća je narednih godina.