Ученым Stanford School of Engineering удалось создать синтетическую кожу, кардинально отличающуюся от всех предыдущих вариантов, сохранив две главные функции человеческой кожи: чувствительность к действию температурных и механических раздражителей и защитную барьерную функцию. Свою работу 11 ноября ученые опубликовали в журнале Nature Nanotechnology.
Глава исследовательской группы профессор Женан Бао (Zhenan Bao) считает, что удачу принесла идея объединения двух уникальных свойств материалов: способности пластмасс и полимеров к самовосстановлению и проводимость металлов. В последнее десятилетие были достигнуты значительные успехи в изобретении синтетической кожи, но даже самые лучшие из образцов имели серьёзные несоответствия с человеческой кожей. Какие-то образцы не выносили температуры свыше 30°С, что делало их непригодными в странах с жарким климатом. Другие обладали способностью к репарации при комнатной температуре, но при этом изменяли свою химическую структуру, доставляя массу неудобств.
Создание искусственной кожи
Для создания идеального на сегодняшний день образца, профессор Бао начала с кусочков пластика, состоящего из большого числа мономеров со слабыми водородными связями. Благодаря слабому взаимодействию между положительно и отрицательно заряженными областями «атомов-соседей», материал приобретал способность к репарации. Эти связи легко рушились под воздействием механических агентов, но также легко возобновлялись при комнатной температуре, без изменения своей первоначальной молекулярной структуры.
У созданного образца был один существенный недостаток, помимо отсутствия проводимости, он был гибок, подобно карамельной ириске. Внесение в молекулярный состав частиц никеля позволило стабилизировать состояние полимерного образца и «научить» проводимости, но что немаловажно, наноразмерные частицы никеля выступали на поверхности полимерной цепочки пластмассы, благодаря чему электрический импульс тёк над полимерным соединением, что сделало пластмассу хорошим проводником, а не изолятором.
Не смотря на то, что полученные свойства были весьма хороши, необходимо было установить стабильность после репаративного процесса. После совмещения отрезанных скальпелем концов образца, через несколько секунд к образцу вернулось 75% первоначальной прочности и электропроводимости. Целиком же материал восстановился через 30 минут, что является приемлемым результатом.
Последним в списке исследования, но не последним по значимости, стало изучение чувствительности материала. Частицы никеля встраиваются в разных местах и имеют разный размер, а значит расстояние между частицами никеля, по которым «бегут» электроны, тоже неодинаковое. В нервной системе человека подобной проблемы нет, ведь в миелиновых волокнах расстояния передачи электрического импульса одинаково. В изобретенном материале, к сожалению, часть электронов перескакивает, а часть рассеивается, что снижает чувствительность. Но этот материал способен передать ощущение крепкого рукопожатия.
Работа над образцом продолжается и сейчас ученые заняты подборкой размера и точного расположения никелевых наноразмерных частиц, оттачивая свойства материала.
Статью подготовил и отредактировал: врач-хирург Пигович И.Б.