Material som självmonteras och förstörs själv när deras arbete är gjort är mycket fördelaktigt för ett antal applikationer-som komponenter i tillfälliga datalagringssystem eller för medicinsk utrustning. Till exempel, sådana material kan täta blodkärl under operationen och sedan öppna dem igen. Dr Andreas Walther, forskargruppsledare på DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials i Aachen, utvecklat ett vattenhaltigt system som använder en enda utgångspunkt för att framkalla självmonteringsbildning, vars stabilitet är förprogrammerad med en livstid innan demontering sker utan ytterligare extern signal-därmed presenteras en artificiell självregleringsmekanism under stängda förhållanden. Deras resultat publiceras som veckans omslagsartikel i Nano bokstäver .

Biologiskt inspirerade principer för syntes av komplexa material är ett av Andreas Walthers främsta forskningsintressen. För att tillåta beredning av mycket små, utarbeta objekt, nanoteknik använder självmontering. Vanligtvis, i konstgjorda självmonteringar, molekylära interaktioner leder små byggstenar att samlas i 3D -arkitekturer tills jämvikt uppnås. Dock, naturen går ett steg längre och förhindrar att vissa processer når jämvikt. Montering konkurrerar med demontering, och självreglering sker. Till exempel, mikrotubuli, komponenter i cytoskeletet, växer kontinuerligt, krympa och ordna om. När de har slut på sitt biologiska bränsle, de kommer att ta isär.

Detta motiverade Andreas Walther och hans team att utveckla en vattenhaltig, stängt system, där den exakta balansen mellan monteringsreaktion och programmerad aktivering av nedbrytningsreaktionen styr materialens livslängd. En enda injektion startar hela processen, som skiljer detta nya tillvägagångssätt från nuvarande responsiva system som alltid kräver en andra signal för att utlösa demonteringen.

Metoden använder pH -ändringar för att styra processen. Forskarna trycker på startknappen genom att lägga till en bas och en vilande avaktiverare. Detta ökar först pH och byggstenarna - block -sampolymerer, nanopartiklar eller peptider-monteras sedan till en tredimensionell struktur. På samma gång, förändringen av pH stimulerar den vilande avaktiveraren. Doktoranden Thomas Heuser förklarar:"Den vilande avaktiveraren aktiveras långsamt och utlöser en avstängning. Men det tar ett tag innan avstängaren utvecklar sin fulla potential. Beroende på avaktiverarens molekylstruktur, detta kan vara minuter, timmar eller en hel dag. Tills dess, de självmonterade nanostrukturerna förblir stabila. "

För närvarande används en hydrolytisk reaktion för att aktivera vilande avaktiverare. Dock, Andreas Walther och hans team arbetar redan med mer sofistikerade versioner, som inkluderar en enzymatisk reaktion för att långsamt starta självförstörelse-mekanismen.