0
5056
Газета Печатная версия

07.09.2021 18:08:00

Волокна с «самосознанием»

Необычные метаматериалы позволяют реконструировать сложные костные дефекты

Тэги: медицина, биология, анатомия


медицина, биология, анатомия Внутрисосудистый стент со стенками из метаматериала. Желтым цветом показана атеросклеротическая бляшка. Иллюстрация Physorg

В организме клетки «сидят» на волокнистой подложке-матриксе, препятствующей клеточной инвазии (инвазивному росту). То есть образованию метастаз. Вместе с тем в ходе внутриутробного развития клетки передвигаются. У них появляются отростки, длина которых может достигать метра (как в случае седалищного нерва).

В противоположность этому процессу роста существует и другой: клетки надежно «скрепляются» друг с другом посредством белков с характерным названием «интегрины». Но есть и клеточный «клей» в виде так называемого биссуса. Так в Элладе называют лен и его волокна. Биссус, волокна которого сродни коллагеновым, то есть буквально клеерождающим, которыми богаты сухожилия и хрящ, выделяется двустворчатыми мидиями и усоногими рачками балянусами (морскими желудями).

Продукту, сообщение о создании которого помещено на страницах журнала Science, позавидовали бы даже мидии. Новое вещество не только прочное, но и растяжимое. Его создатели отталкивались от хорошо знакомого и широко применяющегося в памперсах и прокладках гидрогеля из волокон полиэтиленгликоля (PEG), для усиления связей которого добавили железосодержащий катехол.

Катехолы представляют собой ароматические спирты, обладающие сильными восстановительными свойствами. PEG с добавлением катехола трудно разорвать – прочность увеличилась в 60 раз. Но в то же время материал остается растяжимым на 50%, что позволяет заделывать им самые разные дефекты, в том числе и дефекты в костях. Авторы назвали свою разработку упрочнением эластомера, «инспирированного» биссусом мидий.

Биовдохновение двигало и сотрудниками Университета Тафтса (США), внесшими усовершенствования в продукт коллег. Вместо гидрогеля в Бостоне использовали клейкий фиброин, капли которого присутствуют на нитях паучьего шелка, что помогает паутине удерживать жертву. Благодаря этому ученые получили клеящий адгезив, по своим свойствам намного превосходящий известные промышленные клеи. В качестве армирующего усилителя были добавлены полидофамин и хлористое железо, при этом склеивание достигается за 30 секунд.

Волокнистые материалы могут использоваться при лечении («заклеивании») кожных ран и даже регенерации волосяных мешочков-фолликулов, о чем сообщает статья в журнале Advanced Science. Достигается это за счет привлечения к ране иммунологически активных Т-лимфоцитов, выделяющих стимулирующие клеточное деление белки.

Еще дальше пошли сотрудники Кембриджа и университетов в Итаке, штат Нью-Йорк, Вашингтона в Сент-Луисе и Гарварде. Они создали непроницаемые для иммунных клеток сетки из нановолокон, в которые поместили органоиды островков поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин, недостаток которого приводит к диабету первого типа. Волокна, выдерживающие давление в 15 мегапаскаль, имеют диаметр менее 500 нанометров (0,5 микрона). Они получены из термопластического силикона (кремния). Расстояния между их петлями вполне достаточны для «выхода» из сеток инсулина, но в то же время малы для иммунных лимфоцитов.

Волокна могут и аккумулировать энергию. В Питтсбургском университете создали композитные метаматериалы с «самосознанием» (волокна SCMM, или Self-aware). Поглощая электроэнергию, SCMM могут увеличиваться в размерах. И этот процесс обратим. Авторы предсказывают, что созданные ими метаматериалы найдут самое широкое применение, в том числе и в костной пластике для покрытия поверхностей при реконструкции, например, тазобедренного сустава. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Интеллектуальный авантюрист Гофман

Интеллектуальный авантюрист Гофман

Виталий Лехциер

0
1142
Санкционный кризис вынуждает взять паузу в платном лечении

Санкционный кризис вынуждает взять паузу в платном лечении

Анастасия Башкатова

Россияне балансируют между бюджетной и коммерческой медициной

0
4745
Истории 18+ про шило в любви и совсем про другое

Истории 18+ про шило в любви и совсем про другое

Алла Хемлин

Монологи женщин, которые просто женщины и не надо лишнего

0
3723
На дне океана обитают существа, которые останутся, даже если на поверхности планеты жизнь исчезнет

На дне океана обитают существа, которые останутся, даже если на поверхности планеты жизнь исчезнет

Иван Сапрыкин

Океанология – технологичная наука

0
8313

Другие новости