Doğanın İlhamıyla Başlayan Bir Yenilik
Bilim insanları, makine öğrenimi yardımıyla geliştirdikleri yeni hidrojellerin, doğadaki tüm yapıştırıcılardan daha güçlü olduğunu duyurdu. Bu malzemeler, hem deniz ortamında hem de yüksek basınç altında üstün performans sergileyerek cerrahi operasyonlardan deniz onarımlarına kadar pek çok alanda çığır açabilir.
Zorluğun Kaynağı: Güç ve Esneklik Dengesi
Yapışma gücü yüksek bir hidrojel tasarlamak, bilim dünyasının uzun süredir çözemediği bir problemdi. Bunun nedeni, güçlü yapıştırıcıların genellikle kırılgan olması. Mevcut elastomerik polimer hidrojeller, dayanıklılık ve esneklik sağlasa da su altında yapışkanlıklarını kaybediyor. Oysa doğa, deniz canlıları, bakteriler ve mantarlar aracılığıyla suya dayanıklı yapıştırıcılar üretebiliyor. Bilim insanları, bu doğal mekanizmalardan ilham aldı ancak daha da ileri gitmeyi hedefledi.
Veri Tabanından Yapay Zekâya Uzanan Yol
Japonya’daki Hokkaido Üniversitesi’nden Prof. Jian Ping Gong liderliğindeki ekip, çözümü makine öğreniminde buldu. Araştırmacılar, ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin veritabanında yer alan 24.707 doğal yapıştırıcı protein dizisini analiz ederek işe başladı. Daha sonra, serbest radikal rastgele kopolimerizasyon yöntemiyle 180 farklı aday hidrojel sentezlendi ve yapışma güçleri test edildi. Bu aşamada en güçlü yapı, Escherichia bakterisinden türetilen protein zincirleriyle elde edildi.
Makine Öğrenimiyle Doğayı Geride Bırakan Güç
Araştırma ekibi, en iyi performans gösteren hidrojellerin özelliklerini makine öğrenimi algoritmalarına entegre ederek doğadaki örneklerden bile daha güçlü malzemeler geliştirdi. Bu yöntemle üç farklı hidrojel üretildi. Bunlardan biri, Escherichia kaynaklı yapıştırıcıdan 7 kat daha güçlü çıktı. Öyle ki bu hidrojel, deniz suyunda bile bir lastik ördeği kayaya yapıştırabilecek kadar dayanıklı. Bir diğer model ise yüksek basınca dayanarak patlayan boruları onarma yeteneğine sahip. Fareler üzerinde yapılan implant testleri, bu malzemelerin biyouyumlu olduğunu doğruladı.
Tıptan Robotik Teknolojilere Uzanan Gelecek
Çalışmanın ortak yazarı Dr. Hailong Fan, bu hidrojellerin tıbbi yapıştırıcılar, deniz onarımları ve yumuşak robotik teknolojilerde kullanılmak üzere özelleştirildiğini belirtiyor. Malzeme bilimi uzmanları da bu gelişmenin önemine dikkat çekiyor. California Üniversitesi’nden Prof. Ting Xu, başarıda yalnızca yapay zekânın değil, insan bilgisinin de kritik rol oynadığını vurguluyor:
“Jian Ping Gong, hidrojel araştırmalarında öncü bir isim. Onun tecrübesi olmadan bu başarı mümkün olmazdı. Burada insan ve yapay zekânın mükemmel bir iş birliği söz konusu.”
