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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Получена релятивистская струя с сильным магнитным полем 07.06.2019 Команда ученых Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) впервые создала особую форму струи плазмы, которая может углубить понимание гораздо более крупных струй, или джетов, вырывающихся из квазаров, центров молодых галактик и черных дыр. "В настоящее время мы создаем стабильные, сверхзвуковые и сильно намагниченные плазменные струи в лаборатории, которые могут позволить нам изучать астрофизические объекты, расположенные на расстоянии в несколько световых лет", - сказал астрофизик Эдисон Лиан (Edison Liang) из Университета Райса. Команда создала джет с помощью OMEGA Laser Facility в Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Университета Рочестера. Исследователи направили 20 отдельных лазерных лучей OMEGA в кольцевую область на пластмассовой мишени. Каждый лазер создавал крошечный слой плазмы; по мере того как вспышки расширялись, они давили на внутреннюю область кольца, что в результате выдавило плазменную струю, достигающую более четырех миллиметров в длину, и создало магнитное поле, которое имело силу более 100 Тесла. Диагностические инструменты, разработанные командами из LLE и Массачусетского технологического института (MIT), измеряли плотность, температуру, длину струи, магнитное поле вокруг нее, а также определяли, насколько хорошо она сохраняла свою форму, когда росла в пространстве. Измерения помогают ученым сравнить лабораторные джеты со струями в космическом пространстве. Они также позволяют наблюдать, как плазма ведет себя в различных условиях. "Это новаторское исследование, потому что ни одна другая команда не запустила сверхзвуковую струю с узкими лучами, которая несет такое сильное магнитное поле, распространяющееся на значительные расстояния, - отметила Лян Гао (Lan Gao), руководитель исследования. - Это первый случай, когда ученые продемонстрировали, что магнитное поле не просто охватывает струю, но также распространяется параллельно ее оси".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026