Похожие статьи
Исследователи из Университета Хоккайдо в Японии объединили натуральную ткань кальмара с синтетическими полимерами для создания прочного и универсального гидрогеля, который имитирует многие уникальные свойства биологической ткани. Гидрогели представляют собой полимерные сети, содержащие большое количество воды, и в настоящее время изучаются для многих применений, включая медицинское протезирование, мягкие роботизированные компоненты и новые сенсорные системы.
Команда из Хоккайдо сообщает о своем вкладе в эту быстро развивающуюся область исследований в журнале NPG Asia Materials.
Естественные биологические ткани обладают уникальными свойствами, необходимыми для их функционирования, которые исследователи стремятся воспроизвести в гидрогелях. Например, мышцы, помимо силы и гибкости, обладают физическими свойствами, меняющиеся в разных направлениях, и построены из иерархии структур, которые работают вместе. Кости и кровеносные сосуды также обладают такими свойствами, известными как иерархическая анизотропия.
В отличие от природных тканей, которые исследователи хотят имитировать, большинство синтетических гидрогелей имеют однородные свойства во всех направлениях и структурно слабы.
«Объединив свойства тканей, полученных из кальмаров, и синтетических полимеров, мы продемонстрировали гибридную стратегию, которая служит общим методом получения гидрогелей с полезной иерархической анизотропией, а также прочностью», — делится ученый-полимерщик Тасуку Накаджима из команды Университета Хоккайдо.
Процесс изготовления начинается с имеющегося в продаже замороженного панциря кальмара — основной внешней части его. У живых кальмаров мантия расширяется, чтобы принять воду, а затем быстро сжимается, чтобы выпустить ее потоками. Эта способность зависит от анизотропных мышц в соединительной ткани. Исследователи использовали молекулярные механизмы этой природной системы при создании геля для биовизуализации.
Химическая и тепловая обработка тонких срезов размороженной ткани кальмара, смешанных с молекулами полиакриламидного полимера, инициировала образование сшитого гибридного гидрогеля. Он имеет так называемую двойную сетевую структуру, в которой синтетическая полимерная сеть встроена и соединена с более естественной сетью мышечных волокон, полученных из мантии кальмара.
«Синтезированный нами DN-гель намного прочнее и гибче, чем естественная мантия кальмара, — объясняет профессор Цзянь Пинь Гун, возглавлявший группу. — Уникальная композитная структура также делает материал впечатляюще прочным на излом, в четыре раза прочнее исходного материала».
Эксклюзивный перевод*
Фото: Тасуку Накадзима
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
