Гибкий гидрогель для лечения ран

20.09.2012

Команда экспертов в области механики, материаловедения и тканевой инженерии в Гарварде создала чрезвычайно эластичный и прочный гель, который можно использовать в различных медицинских операциях, например, при замене поврежденного хряща в суставах человека.

Основным ингредиентом нового материала является вода, поэтому его и называют гидрогелем. Это гибрид двух непрочных гелей, которые вместе создают особенный и очень полезный материал. Например, новый гидрогель можно растянуть до размеров, в 21 раз превышающих его изначальную длину. Кроме того, он биосовместим (не отторгается живыми тканями человеческого организма), может самовосстанавливаться и имеет массу других ценных качеств, которые открывают новые возможности в области медицины и тканевой инженерии.

Обычно гидрогели очень непрочные и легко разрушаются - представьте себе ложку, которая легко рвет желе. Однако биосовместимые гели на водной основе очень нужны в ряде очень сложных операций, таких как создание искусственные хрящей или межпозвоночных дисков. Но чтобы работать в суставах, гидрогель должен быть очень прочным и сжиматься/разжиматься большое количество раз без потери своих свойств. Чтобы создать такой гидрогель, ученые объединили два полимера: полиакриламид, который используется в контактных линзах и в качестве гель-электрофореза для отделения фрагментов ДНК, и второй компонент - альгинат. Это экстракт водорослей, который часто используется для загущения пищи.

Отдельно эти гели непрочные, например, альгинат можно растянуть только в 1,2 раза в длину, после чего он рвется. Однако соединение двух полимеров образует сложную сеть связанных цепей, которые усиливают друг друга. При этом альгинатная часть геля состоит из полимерных цепей, которые образуют слабые ионные связи друг с другом, и когда гель растягивается, некоторые из этих связей разрываются. В результате гель слегка расширяется, но полимерные цепи остаются нетронутыми.

В свою очередь, полиакриламид образует цепи с сетчатой структурой, которые очень прочно связаны с альгинатными цепями. Поэтому если гель получает крошечные трещины в процессе растяжения, полиакриламидная сеть помогает распространять тяговое усилие на большую площадь, "дергая" ионные связи альгината и обрывая их в разных местах. Эксперименты показали, что новый гидрогель, даже с огромной трещиной, все еще может растянуться в длину до 17 раз большую, в сравнении с исходной длиной.

Помимо создания искусственных хрящей, новый гидрогель можно использовать для "мягких" роботов, в оптике, искусственных мышцах, в качестве жесткого "бинта" для ран и т.д.

<< Назад: Индийцы летят на Марс 21.09.2012

>> Вперед: Почему фотография еды вызывает аппетит 20.09.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Жирная еда вредит памяти 23.01.2016 Жирная пища плохо сказывается не только на фигуре, но и на умственных способностях: опыты Эрики Андервуд (Erica Underwood) и Люсьена Томпсона (Lucien T. Thompson) из Техасского университета в Далласе показали, что у мышей, которых кормили жирным, ухудшаются память и способность к обучению. Сам эксперимент ставили так: животных три месяца держали на корме, обогащенном жирами, а потом проверяли, какие изменения произошли в нейрофизиологии и поведении подопытных. У мышей на жирной диете уменьшалась возбудимость нейронов гиппокампа - а гиппокамп, как мы знаем, является одним из главных центров памяти, в нем, в частности, происходит консолидация памяти, ее превращение из кратковременной в долговременную. По состоянию нейронов, которые стали хуже работать, можно было бы ожидать, что у мышей ухудшатся когнитивные способности. Чтобы это проверить, грызунов сажали в сложно устроенную коробку с игрушками, и после того, как мыши привыкали к расположению предметов, одну из игрушек помещали на новое место. Те из животных, которые нормально питались, быстро усваивали новое расположение объектов, а вот те, которых держали на жирной пище, с трудом запоминали, где теперь находится знакомая вещь. Иными словами, память - по крайней мере, та ее часть, что отвечает за ориентацию в пространстве - получив избыток жиров, действительно давала сбой. Спустя год способность к обучению возвращалась в норму, хотя изменения в нейронах сохранялись (вероятно, срабатывали некие компенсирующие механизмы). Разумеется, наблюдались и другие характерные физиологические аномалии: так, у самцов мышей - но не у самок - возникали симптомы диабета второго типа, когда у тканей уменьшается чувствительность к инсулину и они перестают забирать глюкозу из крови. Поскольку активность нейронов гиппокампа зависит среди прочего и от инсулина, то снижение чувствительности нервных клеток к гормону может сказываться на работе самих нейронов и на когнитивных способностях. Диабетические симптомы у самцов сохранялись и спустя год после перехода обратно на нормальную еду. Однако остается вопрос насчет самок: у них память тоже ухудшалась, и нейроны хуже работали, но на инсулин они реагировали так же, как обычно, и даже более того, чувствительность к гормону у самочьих нейронов повышалась, а количество синтезируемого инсулина снижалось (что не соответствует обычной диабетической картине). Почему самки тут оказались не похожи на самцов, исследователям еще предстоит выяснить - равно как и то, происходит ли что-то подобное у человека.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026