Искусственная кожа научится залечивать раны

Никто не знает свойств человеческой кожи лучше, чем исследователи, которые пытаются ее воссоздать. Наша кожа имеет не только замечательную чувствительность, позволяющую отправлять в мозг точную информацию о давлении на нее и температуре окружающей среды, но при этом она еще и сама эффективно лечится, оставаясь надежным защитным барьером против всего мира. Сочетание этих двух функций в одном синтетическом материале представили стэнфордский профессор Женан Бао с кафедры химической инженерии со своей командой.

Ученые преуспели в создании первого материала, который способен ощущать не только легкие прикосновения, но даже исцелять себя при разрывах или порезах. Результаты их исследований опубликованы в журнале Nature.

"В последнее десятилетие были достигнуты крупные успехи в создании синтетической кожи, - рассказывает профессор Бао, руководитель исследовательской группы. - Но даже у самых эффективных из самовосстанавливающихся материалов есть серьезные недостатки. Одни нужно было подвергать серьезному воздействию высоких температур, чтобы они "заработали", а это делало их непрактичными для частого использования. Другие могли исцеляться при комнатной температуре, но, "лечение" пореза изменяло механическую или химическую структуру ткани. Поэтому такие материалы могли восстанавливаться только один раз. И что самое главное, самовосстанавливающийся материал обязательно должен быть хорошим проводником электричества".

"Чтобы материалы этого вида взаимодействовали с цифровым миром, в идеале они должны быть токопроводящими," - сказал Бенджамин Чи-Кеонг Ти, основной автор статьи.

Ученым удалось путем объединения двух ингредиентов получить то, что профессор Бао называет "лучшим из обеих областей" - способность к самовосстановлению от пластмасс и полимеров и способность к проводимости от металлов.

Они начали с пластиковых длинных цепочек молекул, соединенных водородными связями - относительно слабое притяжение между положительно заряженными и отрицательно заряженными областями позволяют материалу самовосстанавливаться. Для того чтобы придать материалу упругость, исследователи добавили в него частицы никеля. Это повысило еще и токопроводность. В результате получился полимер с необычными характеристиками. "Большинство пластмасс - хорошие изоляторы, но эта - отличный проводник", - сказал Бао.

Следующий шаг должен позволить понять, насколько хорошо материал после повреждения может восстановить свою механическую прочность и электропроводность.

Исследователи взяли тонкую полоску материала, скальпелем разрезали его пополам, а после аккуратно сжали куски вместе в течение нескольких секунд. Обнаружилось, что порез почти затянулся - первоначальная прочность и электропроводность восстановились на 75 процентов. А в течение 30 минут и почти на все 100%. "Даже коже человека требуется несколько дней, чтобы залечиться", - сказал Ти.

Уже сейчас, как считает профессор Бао, материал получился достаточно чувствительным, чтобы ощутить рукопожатие. Может, поэтому он идеально подходит для использования в медицинском протезировании.