Вчені створили матеріал, який росте, як людська шкіра
Імітація життя
Спільні зусилля Технологічного університету Наньян, Сінгапур (NTU Singapore) і Університету Карнегі-Меллона створили метод вирощування гідрогелю таким чином, який більш точно нагадує форму і структуру тканини рослин або тварин. Роботи та медичне поле будуть серед благодійників.
Коли ці тканини вирощуються природним чином, різні області ростуть з різною швидкістю, що може привести до дуже складних форм. Дослідники наслідували цьому в своєму підході, маніпулюючи концентрацією кисню, щоб створити бажані конструкції. Більш висока концентрація буде придушувати зшивання між хімічними речовинами, які перешкоджають росту.
Цей процес може бути доповнений за допомогою механічних обмежень, таких як м'яка дріт або скляна підкладка, які можуть утворювати хімічні зв'язки з гелем. Це може привести до самосборке речовини, що дозволить побудувати всі види різних конструкцій.
Сучасні методи створюють тривимірну структуру шляхом додавання або видалення шарів матеріалу. Щоб це було успішним, пористий гідрогель повинен наслідувати процесу розширення і проліферації в живих тканинах за допомогою безперервної полімеризації.
Розробка гелю
Гідрогель зазвичай використовується для тканинної інженерії і в області м'якої робототехніки. Є надія, що цей процес може зробити речовина ще більш ефективним для цих цілей.
Наші органи мають різні спеціалізаціями, які дозволяють їм добре виконувати свою роботу - наприклад, тонка кишка покрита мікроскопічними складками, званими ворсинами, які збільшують її здатність поглинати поживні речовини, збільшуючи її площу поверхні. Формування структур з використанням цього нового процесу дозволить нам краще тиражувати таку складну архітектуру.
«Великий контроль за ростом і самоорганізацією гідрогелів в складні структури пропонує цілий ряд можливостей в області медицини і робототехніки», - прокоментував входить в НТУ сінгапурський президент Субра Суреш в прес-релізі. «Одне поле, яке може принести користь, - це тканинна інженерія, метою якої є заміна пошкоджених біологічних тканин, таких як ремонт колінних суглобів або створення штучної печінки».
Вважається, що досягнення в області м'якої робототехніки можуть надати глибоке вплив як на наступну хвилю роботів, так і на нашу здатність створювати синтетичні органи і просунуте протезування. Ми вже можемо виробляти штучні м'язи і працюють тривимірні друковані серця, але краща здатність імітувати біологічні тканини допоможе просунути ці зусилля ще далі.
Гідрогелі, контрольовані зростанням і структурою, можуть виявитися дуже корисними, оскільки ми розробляємо роботи і машини, які необхідно переміщати. Якщо ми зможемо наслідувати того, як наша м'яка мускулатура взаємодіє з нашими жорсткими скелетами, ми можемо дати цим творінням набагато ширший діапазон рухів.
Дослідження також може привести до подальшого дослідження природи самого клітинного росту. Безперервне зростання спостерігається в більшості випадків життя на Землі, тому цей новий процес дає вченим можливість спостерігати за тим, як він грає в контрольованому випадку.
Література: Технологічний університет Наньян Сінгапур, PNAS
