Самовосстанавливающийся гидрогель открывает новые возможности в медицине и технике

Биоинженеры из Университета Калифорнии, Сан-Диего  разработали самостоятельно восстанавливающийся гидрогель, который склеивается за секунды также легко, как липучки, и образует связь достаточно сильную, чтобы выдержать повторное растяжение.

Материал имеет множество потенциальных применений, в том числе в качестве медицинских швов, целевой доставки лекарств, промышленных герметиков и самовосстанавливающихся пластмасс, сообщила  команда исследователей 5 марта в Трудах Национальной академии наук.

Гидрогели из связанных цепей полимерных молекул, которые образуют гибкий, желеобразный материал, похожий на мягкие ткани. До сих пор исследователям не удавалось разработать гидрогели, которые могут быстро восстановить себя, что ограничивает их потенциальные применения. Команда во главе с Шини Варгес (Shyni Varghese), преодолела эту проблему с помощью ”обособленных разветвленных цепей” молекул, которые имеют форму, похожую на пальцы руки, разветвляющиеся от первичной структуры гидрогельной сети.

Самовосстановления является одним из наиболее фундаментальных свойств живых тканей, что позволяет им выдерживать повторяющиеся повреждения”,- говорит Варгес. ”Перед биоинженерами встает один вопрос, который неоднократно появлялся раньше: можно ли имитировать процесс самовосстановления в синтетических тканях, материалах, таких как гидрогели. Преимуществом создания таких водных самовосстанавливающихся материалов будет иметь далеко идущие последствия в медицине и технике”.

Для разработки цепи молекулы гидрогеля, которая позволила бы быстро самовосстанавливаться материалу, Варгес и ее сотрудники осуществили компьютерное моделирование сети гидрогеля. Моделирование показало, что способность гидрогеля самостоятельно восстанавливаться в равной степени зависит от длины цепной молекулы, или пальцев.

Гидрогель с определенной длиной молекулы проявлял сильное самовосстановление. Когда два цилиндрических куска геля с участием этих оптимизированных молекул были размещены вместе в кислотном растворе, они слиплись мгновенно. Лаборатория Варгес в дальнейшем показала, что просто корректируя рН раствора, можно сваривать (при низком рН) и разъединять (при высоких значениях рН) образцы гидрогеля. Этот процесс был успешно повторен много раз без снижения прочности сварного шва.

Амея Фадки (Ameya Phadke), аспирант в лаборатории Варгес сказала, что гидрогель может стать  идеальным лекарством для лечения желудочных перфораций (язв) при правильной доставке в область желудка.
Такой материал также может быть полезен в области энергосбережения и утилизации, где самовосстановление материалов могло бы способствовать сокращению отходов производства и потребления, утверждает Варгес. Кроме того, скорость самовосстановления в кислоте делает материал перспективным кандидатом для использования в качестве герметика контейнеров, содержащих агрессивные кислоты.

Чтобы проверить эту теорию, ученые вырезали отверстие в нижней части пластикового контейнера, ”залечив” отверстие, гидрогель показал, что может предотвратить любую утечку кислоты через отверстие.
Двигаясь вперед, Варгес и сотрудники ее лаборатории надеятся проверить материал в более крупномасштабных исследованиях. Кроме того, группа надеется создать другие сорта, не зависящие от показателя pH, расширяя применение таких гидрогелей.

По данным University of California — San Diego

© 2012 Мир Инноваций

Похожие новости

Ответить

Фотогалерея

Войти