 Эти материалы были сконструированы так, чтобы происходило изменение твердой пластмассы корпуса для CD до состояния мягкого каучука при контакте с водой. Эти новые материалы были созданы специально для реакции на воздействие воды с появлением минимального набухания так, чтобы они не впитывали воду подобно губке. Коллектив скопировал архитектуру, которую природа создала для морских огурцов, и создал искусственные материалы, которые имеют аналогичные механические морфологические характеристики.
Используя биомиметический подход, междисциплинарный коллектив исследователей из отделений макромолекулярной науки и инжиниринга и биомедицинского инжиниринга школы инжиниринга Кейс и Кливлендского медицинского центра по делам ветеранов имени Луиса Стоукса опубликовал свою революционную работу о новом типе полимера, который проявляет способность механически адаптироваться к воздействию химических стимулов.
Это означает, что полимер может превращаться из твердой в мягкую пластмассу, и, наоборот, за считанные секунды при воздействии жидкости, и все это за счет копирования биологии, имитации природной конструкции, обнаруженной в коже морских огурцов. Морские огурцы способны в двухстороннем порядке и очень быстро менять жесткость своей кожи. Обычно у них очень мягкая кожа, но, когда они реагируют на какую-либо угрозу, животные могут активизировать свою «телесную броню» за счет придания коже твердости. В более ранних исследованиях морские биологи показали, что такой эффект переключения в биологической ткани происходит из-за наличия отчетливой нанокомпозитной структуры, в которой коллагеновые нановолокна с высокой жесткостью встроены в мягкую соединительную ткань. Посредниками, регулирующими жесткость, являются специальные химические вещества, которые секретируются нервной системой животного, и которые управляют взаимодействием между коллагеновыми нановолокнами. При соединении нановолокна образуют армирующую сеть, которая существенно повышает общую жесткость материала по сравнению с той, которая была при не подсоединенном (жидком) состоянии. Коллектив из Кейс Вестерн Резерв и центра по делам ветеранов особенно заинтересован в использовании таких динамических механических материалов для биомедицинских применений, например, в качестве приспосабливающихся подложек для внутрикорковых микроэлектродов. Эти устройства разрабатываются как часть «искусственной нервной системы», обладающей потенциалом для оказания помощи в лечении пациентов, страдающих от различных медицинских состояний, таких как болезнь Паркинсона, удары или повреждения спинного мозга, т. е. таких расстройств, при которых нарушается взаимодействие между организмом и мозгом. В ходе экспериментальных исследований наблюдается одна проблема: качество мозговых сигналов, которые фиксируются такими микроэлектродами, обычно ухудшается спустя всего несколько месяцев после имплантации, что ставит под вопрос возможность применения при хронических состояниях. Одним из предположений относительно причины таких отказов является предположение о влиянии высокой жесткости таких электродов, которая необходима для их введения, и которая со временем вызывает повреждения окружающей очень мягкой мозговой ткани. В настоящее время ведется разработка и испытания экспериментальных микроэлектродов, которые содержат новые приспосабливающиеся материалы. www.polymery.ru |
