211service.com
Biomedžiaga tempiasi kaip raumuo
Daugelis tyrimų grupių bando sukurti medžiagas, kurių savybės panašios į raumenis. Vienas iš didžiausių sunkumų yra sukurti bet ką, turintį tik reikiamą raumenų elastingumą – gebėjimą keisti formą, atlaikant didelę įtampą. Dabar Britų Kolumbijos universiteto (UBC) Vankuveryje (Kanada) mokslininkai susintetino baltymų pagrindu pagamintą medžiagą, kuri ištempia lygiai taip pat, kaip tikroji.
Raumeningas: Žiedai, pagaminti iš baltymų pagrindu pagamintų hidrogelių, rodomi ultravioletinėje šviesoje (viršuje) ir normalioje šviesoje (apačioje).
Naujoji medžiaga pasiekia raumenų elastingumą, imituodama milžiniško raumenų baltymo, vadinamo titinu, mikroskopinę struktūrą. Titino struktūra primena stygą su rutuliukais – susilanksčiusių baltymų sekų rutuliukai yra sujungti lanksčiomis, nestruktūruotomis sekomis. Hongbinas Li, UBC chemikas, ir jo kolegos sukūrė naują medžiagą, imituojančią šią struktūrą. Jie pasirinko mechaniškai stabilią baltymų seką, kuri susilanksto ant savęs, kad susidarytų rutuliukai, ir kitą baltymą, vadinamą resilinu, kuris veiktų kaip diskelių jungtys.
Rezultatas buvo mini-titinas – baltymas, kuris struktūriškai buvo panašus į titiną, bet yra daug mažesnis, sako Li. Tyrėjai chemiškai sujungė atskiras baltymų sruogas, kad sudarytų hidrogelį - lengvą, kietą medžiagą, kurią daugiausia sudaro vanduo, ir tada išbandė medžiagos mechanines savybes. Komanda aprašo darbą neseniai paskelbtame žurnalo numeryje Gamta .
Išbandę medžiagą, Li ir jo kolegos nustatė, kad ji elgiasi panašiai kaip tikras raumenų audinys. Šiek tiek patempus jis atšoka kaip elastinga guma. Energingiau ištempus, karoliukų pavidalo baltymų domenai išsiskleidžia ir išsklaido dalį energijos, kol grįš į pradinę būseną.
Tai puikus progresas kuriant dirbtinius raumenis, sako fizikas Davidas Weitzas iš Harvardo universiteto, kurio grupė tiria raumenų baltymų tinklų struktūrą. Kitos grupės dirba kurdamos elektroaktyvius polimerus, kurie susitraukia, kai juos stimuliuoja elektrinis signalas, kad būtų galima kontroliuoti raumenis. Dabartinė medžiaga neturi šios funkcijos, tačiau tai būtų kitas žingsnis, sako Weitzas.
Dirbtiniai raumenys vieną dieną galėtų būti naudojami kaip pastoliai raumenų auginimui, siekiant atitaisyti pacientų žalą; biologiškai suderinamuose medicinos prietaisuose; net valdyti robotus nenaudojant variklių. Tačiau kadangi baltymai linkę išsiskleisti aukštoje temperatūroje ir esant atšiaurioms aplinkos sąlygoms, dėl to jie nėra idealūs pramoniniam naudojimui.