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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Использование костюмов со съемок фильма для исследований заболеваний 27.01.2023 Технологию фиксации движений актеров, использовавшей в своем культовом фильме "Аватар" Джеймс Кэмерон, ученые адаптировали для отслеживания прогрессирования заболеваний опорно-двигательного аппарата. С помощью новейшей технологии ученые смогут отслеживать развитие заболевания, которые мешают двигаться. К ним относятся какие-либо заболевания, связанные с мозгом и нервной системой, сердцем, легкими, мышцами, костями и ряд психических расстройств. Во время тестов с использованием костюмов для фиксации движения, новая система которых использует искусственный интеллект для анализа, британские эксперты измерили тяжесть двух генетических расстройств вдвое быстрее лучших врачей. В перспективе это поможет пациентам быстрее получить подходящую поддержку и лечение. Кроме того, это может вдвое сократить время и значительно снизить затраты, необходимые для разработки нового лекарства в клинических испытаниях. Доктор Рикотти, входивший в группу исследователей Имперского колледжа и Университетского колледжа Лондона, вместе с коллегами протестировал метод на пациентах с атаксией Фридрейха (FA) и мышечной дистрофией Дюшенна (DMD) в двух отдельных исследованиях. У пациента Great Ormand Street Hospital Джеймси заболевание под названием мышечная дистрофия Дюшенна. С помощью датчиков, прикрепленных на запястьях, локтях и коленях, врачи отслеживают, как на его движения влияет это редкое генетическое заболевание. Профессор Альдо Фейсал из Имперского колледжа был одним из ученых, придумавших эту идею. "Наш новый подход выявляет тонкие движения, которые люди не могут уловить. У него есть возможность трансформировать клинические испытания, а также улучшить диагностику и мониторинг пациентов", - отмечает ученый. Исследователи из Имперского колледжа впервые опробовали костюмы с датчиком движения на пациентах с ФА. Они обнаружили, что искусственный интеллект может предугадать обострение болезни в течение двенадцати месяцев, что вдвое меньше, чем обычно нужно экспертам.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025