Учёные создали искусственную кожу и хрящи из «наноёршиков»
Эксперты из России вместе с зарубежными коллегами создали синтетическую кожу и хрящи из полимерных «ёршиков».
Созданием занимались специалисты факультета физико-химической инженерии МГУ. На протяжении многих лет они пытались создать материал, который был бы схож по своим качествам с человеческой кожей: учитывались, например, такие показатели, как гибкость и прочность. В качестве эксперимента учёные использовали самые разные полимерные соединения, и только год назад химики смогли сделать шаг к открытию. Тогда они создали своеобразный аналог «кожи хамелеона». Он менял цвет при деформации. Этого удалось добиться за счёт эксперимента с так называемыми эластомерами.
Именно так химики называют особый тип полимеров, к их числу относят и обычную резину. В их составе есть множество параллельных нитей вещества, тесно переплетённых между собой. Однако они не соединены прочными связями. Это позволяет им легко растягиваться и сжиматься, а после возвращаться к былой форме при исчезновении источника силы. Эксперты заметили, что у таких полимеров есть существенный недостаток, поэтому их нельзя использовать в качестве аналогов кожи. В частности, прочность при растягивании очень снижается.
Однако химику из МГУ Дмитрию Иванову вместе с коллегами удалось избавить материал от такого минуса. По словам Иванова, они решили сделать ставку на кодирование структуры полимеров, обладающих необходимыми параметрами. Они покрыли одиночные эластомерные нити другими молекулами, из-за чего они теперь похожи на ёршики для мытья посуды или ванной, прикреплённые к своеобразным «колючим шарам». Данные части полимерных нитей обладают различными физическими свойствами. В частности, «шарики» имеют более высокую жёсткость, способны удерживать всю конструкцию от распада, а «ёршики» придают материалу мягкость и пластичность. Если менять их размеры и расстояние между элементами структур, то получится узнать, как они реагируют на растягивание, сжатие и другие деформации.
Учёные решили проверить, как взаимодействуют между собой «шарики» и «ёршики», можно ли управлять их поведением, делать искусственную кожу более гибкой или прочной. Для этого Дмитрий Иванов с коллегами изготовили несколько версий подобных полимерных конструкций, измерили их свойства и просветили с помощью российско-европейского синхротрона ESRF в Гренобле (Франция). Благодаря проведённой работе химики смогли определить, по каким причинам материал становится жёстким при сильном растяжении, как реальная кожа человека, какую роль выполняют разнообразные характеристики «ёршиков» и «шариков», а также химические взаимодействия между ними.
Это позволило команде экспертов создать алгоритм создания произвольного материала подобного типа, задавая его упругость, цвет и другие характеристики, комбинируя блоки из «шариков» и «ёршиков». Это возможность создавать не только искусственную кожу, и другие синтетические аналоги тканей человеческого тела, к примеру, хрящей.
