ТАСС, 23 января. Материаловеды детально изучили механические свойства недавно созданного ими материала, который претендует на статус одного из первых искусственных аналогов кожи. Описание работы опубликовал научный журнал Central Science, кратко об этом пишет пресс-служба МГУ имени М. В. Ломоносова.
"Кожа обладает уникальными свойствами - она одновременно мягкая и упругая при соприкосновении. Однако при растяжении она резко упрочняется - нарушить целостность кожного покрова можно только очень сильным механическим воздействием. Нам раньше не удавалось воспроизвести в синтетических материалах мягкость живой ткани и в тоже самое время достичь значительного упрочнения при деформации", - прокомментировал результаты работы один из ее участников, профессор МГУ Дмитрий Иванов.
Иванов и его коллеги уже несколько лет пытаются создать материал, который не уступал бы человеческой коже в гибкости и прочности. Для этого они экспериментируют с различными полимерными соединениями. Два года назад они сделали большой шаг к решению этой проблемы благодаря так называемым эластомерам.
Они представляют собой особый тип полимеров, которые состоят из множества параллельных нитей вещества, которые тесно переплетены друг с другом, но прочными связями не соединены. Они легко растягиваются и сжимаются, и затем возвращаются к прежней форме при исчезновении источника деформации. У них есть один большой недостаток – их прочность заметно снижается при растягивании, что не позволяет использовать их в качестве аналогов кожи.
Полимерные ершики и шарики
Два года назад Иванов и его коллеги ликвидировали эту проблему, соединив одиночные эластомерные нити с другими полимерными молекулами. Это сделало их похожими на ершики для посуды или ванной, прикрепленные к своеобразным колючим шарикам.
И те, и другие части нитей, как поясняют ученые, обладают разными физическими свойствами. В частности, "шарики" придают этому материалу жесткость и удерживают его от распада, а "ершики" делают его мягким и пластичным. Подобрав расстояние и размеры этих полимерных узлов, российские материаловеды и их зарубежные коллеги создали материал, который по "поведению" очень похож на кожу человека.
Получив образцы этого вещества и изучив его структуру при помощи ускорителя частиц ESRF, российские ученые приступили к решению следующей большой задачи - изучению механических свойств этой версии искусственной кожи, а также того, как она взаимодействует с разными биологическими объектами.
Эти эксперименты подтвердили, что разработка действительно не уступает коже в прочности при правильном подборе свойств "ершиков" и "шариков". Ученые указали, что подобный материал можно применять для изготовления аналогов других биологических тканей, в том числе головного и спинного мозга, жировых отложений, а также оболочек зародыша. Для этого достаточно изменить длину ворсинок полимерного "ершика", что значительно изменит механические характеристики всего материала.
Ученые также доказали, что все вариации этого материала безопасны для живых тканей. При попадании в питательную среду они не выделяют токсичных веществ и не мешают делению и миграциям клеток. Это позволяет использовать их в качестве компонентов протезов и других медицинских устройств, заключают авторы статьи.