Наши мышцы мягкие и гибкие и сохраняют способность сопротивляться усталости даже после выполнения тысячи повторяющихся движений. Исследователи из Массачусетского технологического института нашли способ заставить синтетические гидрогели действовать как мышцы, подвергая их энергичным тренировкам. После механического обучения в условиях водяной бани гидрогели становились гибкими, мягкими и устойчивыми к разрушению. Материалы с результатами исследования были опубликован на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи использовали гидрогели поливинилового спирта, которые широко используются в производстве медицинских имплантатов и лекарственных покрытий. Хитрость заключалась в том, чтобы создать материал, который был бы таким же сильным, как мышца, но содержал относительно большой количество воды, чтобы быть достаточно гибким для человеческого организма.
«Большинство тканей в организме человека содержат около 70 процентов воды, поэтому, если мы хотим внедрить биоматериал в организм, необходимо обеспечить более высокое содержание воды в нем», — объяснил Сюаньхэ Чжао, доцент Массачусетского технологического института, являющийся ведущим автором исследования.
Перед началом тренировок нановолокна в гидрогелях были ориентированы случайным образом. Исследователи обнаружили, что в процессе тренировок нановолокна выравниваются и становятся сильнее. Гидрогели стали сильными, мягкими, полными воды и более устойчивыми к разрушению после тысячи циклов растягивания в водяной бане. Установлено, что тренированный гидрогель в 4,3 раза сильнее, чем неподготовленный гидрогель. Исследователи надеются, что в один прекрасный день материалы могут быть использованы в имплантатах на «замену сердечных клапанов, хрящей и позвоночных дисков, а также найдут применение в технических отраслях, например, в производстве мягких роботов».