Энергоинформ /
Новости /
Новости мира Технологий за 2020 год /
В МГУ создали кожу, которая при растяжении становится крепче
24.01.2020. В МГУ создали кожу, которая при растяжении становится крепче
Российские ученые совместно с их коллегами из США и Франции создали новый полимерный материал, который в перспективе может стать искусственным аналогом человеческой кожи. Уникальные свойства нового материала протестировали в МГУ. Результаты работы представлены в журнале ACS Central Science.
В 2018 году международная группа ученых, в состав которой входит руководитель лаборатории инженерного материаловедения МГУ профессор Дмитрий Иванов, опубликовала в журнале Science статью, в которой исследователи заявили о создании синтетического аналога кожи хамелеона, реагирующей на механические воздействия изменением цвета и прочностных свойств. По мнению экспертного совета РНФ, исследование вошло в список самых значимых работ российских ученых за 2018 год.
В новой работе ученым удалось впервые создать уникальную синтетическую платформу для дизайна материалов, воспроизводящих деформационные свойства целого ряда мягких живых тканей.
«Кожа обладает уникальными свойствами — она одновременно мягкая и упругая при соприкосновении», — приводятся в пресс-релизе МГУ слова Дмитрия Иванова. Однако нарушить целостность кожного покрова можно только очень сильным механическим воздействием, так как при растяжении прочность кожи резко увеличивается. Такой защитный механизм выработался у живых существ в процессе эволюции.
Воспроизвести в синтетических материалах мягкость живой ткани в сочетании со значительным упрочнением при деформации до сих пор не удавалось. Создателям новых материалов всегда приходилось выбирать между мягкостью и прочностью.
Например, гидрогели очень мягкие, но им недостает механической прочности. К тому же форма и механические свойства изделий из гидрогелей сильно зависят от влажности — при избытке физиологической жидкости в организме такой материал может набухнуть и лопнуть.
Авторы исследования придумали новый уникальный полимерный материал — состоящую из нескольких частей сложную молекулу, способную к самосборке.
На длинную часть полимерной молекулы привиты молекулярные «ворсинки» — так, что система напоминает ершик для чистки бутылок. На концах «ершика» находятся терминальные участки — молекулы отличного от основной цепи химического состава. При самосборке полимера терминальные участки образуют стекловидные очень прочные наношарики, а длинные цепи «рукоятки» — сетку, погруженную в среду «ворсинок». Материал, состоящий из таких «щеток», изначально вполне эластичный, а при деформации очень быстро упрочняется.
Исследователи изучили механизм деформации полимера — определили механические параметры вытягивания «рукоятки щетки» в зависимости от длины «ворсинок».
«Щеточный» блок с длинными боковыми ворсинками дает более выраженное деформационное упрочнение — так называемый эффект волейбольной сетки, которую легко развернуть, но невозможно деформировать. Щетки с разной длиной ворсинок интересны, потому что они могут воспроизводить механику разных биологических тканей«, — прокомментировал результаты исследования Дмитрий Иванов.
Исследователи показали, что присутствие этих полимеров в биологической среде не препятствует размножению и пролиферации клеток, так что материал в перспективе можно будет имплантировать.
«В целом, полимеры не содержат никаких цитотоксичных веществ. Кроме того, они не содержат растворителя, например воды, который мог бы привести к неконтролируемому изменению физико-химических свойств имплантата», — отмечает ученый.
Сейчас группа Дмитрия Иванова готовится к новому этапу исследований механических свойств синтезированного материала с использованием современного оборудования, которое будет установлено на химическом факультете МГУ.
Источник: РИА Новости
