Физхимики из Токийского Университета улучшили свойства полимерных гидрогелей, сделав их способными быстро возвращаться к первоначальной форме после механического воздействия. В будущем новый материал может заменить поврежденные связки и суставы. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Примерно половина всех травм опорно-двигательного аппарата связаны с повреждением связок. В тяжелых случаях даже хирургическое лечение может быть малоэффективно. Разработанный японскими учеными самоусиленный гидрогель может быть использован для восстановления связок и суставов уже в ближайшие десять лет. Эти полимеры, содержащие 50 и более процентов воды, склонны к необратимым деформациям при механическом воздействии. При этом связки человека, соединяющие таз и бедренную кость, выдерживают нагрузку в 350 кг.
Чтобы сделать гидрогель более устойчивым к деформациям, ученые использовали кристаллы, которые собираются в жесткие структуры при воздействии на материал и быстро возвращаются к первоначальной форме после. Полимер с такими свойствами гибкий в состоянии покоя, но прочный при нагрузке, как и настоящие связки. Эти кристаллические структуры состояли из полиэтиленгликолевых цепей, связанных модифицированными олигомерами глюкозы.
«Существующие гидрогелевые материалы часто совершенно не выдерживают растяжения: теряют форму, рвутся. Есть разные способы упрочнения, но ни один из них не позволяет материалу выдерживать многократные деформации. Мы вдохновлялись свойствами натуральной резины, ее гибкостью и одновременно устойчивостью к растяжению. Такими же характеристиками обладает и полученный нами гидрогель. Мы планируем поэкспериментировать с расположением молекул в наших кристаллах, сделав их производство более простым и дешевым», — рассказывает Коичи Маюми, профессор Института физики твердого тела Университета Токио.
Существующие методы упрочнения гидрогелей основаны на разрыве и восстановлении отдельных химических связей в материале. Таким же образом частично обеспечивается прочность костной ткани. Но этот процесс требует гораздо большего времени, а потому не подходит для создания искусственных связок.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
