Jenis polimer baru yang dapat dicetak 3D, yang dikembangkan oleh para peneliti di Universitas Virginia, menawarkan kemajuan signifikan dalam ilmu material biokompatibel dengan aplikasi potensial mulai dari transplantasi organ yang lebih aman hingga baterai yang lebih efisien. Elastisitas unik dan kompatibilitas biologis bahan ini mengatasi keterbatasan kritis polimer yang digunakan dalam teknologi biomedis dan penyimpanan energi.
Tantangan dengan Polimer Saat Ini
Polietilen glikol (PEG), bahan umum dalam rekayasa jaringan dan pengiriman obat, mengalami kerapuhan ketika dibentuk menjadi jaringan. Jaringan PEG tradisional, yang tercipta melalui ikatan silang dalam air dan pengeringan selanjutnya, mengkristal, kehilangan kemampuan regangan dan integritas strukturalnya. Kekakuan ini membatasi penggunaannya dalam struktur yang lebih besar dan fleksibel seperti organ sintetis atau implan medis dinamis.
Desain Sikat Botol yang Dapat Dilipat
Terobosannya terletak pada mengadaptasi desain “sikat botol lipat”, yang terinspirasi oleh struktur karet berketahanan. Arsitektur ini menggabungkan rantai samping yang panjang dan fleksibel yang memancar dari tulang punggung pusat, memungkinkan material menyimpan panjang secara internal seperti akordeon. Saat diregangkan, rantai ini akan terbuka, memberikan elastisitas luar biasa tanpa mengurangi kekuatan.
Cara Kerja: Peregangan Tingkat Molekuler
Para peneliti, yang dipimpin oleh Liheng Cai, profesor ilmu dan teknik material di UVA, menerapkan konsep ini pada PEG. Dengan memaparkan campuran prekursor ke sinar ultraviolet, mereka memulai polimerisasi, membentuk jaringan arsitektur sikat botol. Bahan yang dihasilkan sangat mudah diregangkan, dapat dicetak 3D, dan mempertahankan integritasnya di bawah tekanan.
Biokompatibilitas dan Aplikasi Medis
Materi baru ini menunjukkan biokompatibilitas yang sangat baik. Kultur sel bersama polimer tidak menunjukkan efek buruk, sehingga menegaskan kesesuaiannya untuk aplikasi medis internal, seperti perancah organ atau sistem pelepasan obat terkontrol. Kompatibilitas ini sangat penting untuk mengurangi penolakan imun dan memastikan keamanan implan jangka panjang.
Potensi Penyimpanan Energi
Di luar aplikasi biomedis, polimer ini menunjukkan sifat yang menjanjikan untuk teknologi baterai canggih. Dibandingkan dengan elektrolit polimer padat yang ada, material baru ini menunjukkan konduktivitas listrik dan kemampuan regangan yang unggul pada suhu kamar. Kombinasi ini dapat menghasilkan baterai yang lebih efisien, fleksibel, dan tahan lama.
Penelitian dan Pengembangan Masa Depan
Para peneliti sedang menjajaki penggabungan polimer dengan bahan lain untuk membuat komposit yang dapat dicetak 3D dengan komposisi kimia yang disesuaikan. Hal ini membuka kemungkinan untuk membuat implan khusus, sensor fleksibel, atau perangkat penyimpanan energi berkinerja tinggi. Tim terus menyelidiki perluasan penelitian pada teknologi baterai solid-state.
Terobosan ini menjawab kebutuhan penting akan bahan-bahan yang biokompatibel dan dapat diregangkan, membuka jalan bagi teknologi medis yang lebih aman dan efektif serta solusi penyimpanan energi yang canggih.
