211service.com
Biomateriāls stiepjas kā muskuļi
Daudzas pētniecības grupas cenšas izstrādāt materiālus ar muskuļiem līdzīgām īpašībām. Viena no lielākajām grūtībām ir radīt jebko ar pareizo muskuļu elastību — tā spēju mainīt formu, vienlaikus izturot lielu slodzi. Tagad pētnieki Britu Kolumbijas Universitātē (UBC) Vankūverā, Kanādā, ir sintezējuši uz olbaltumvielām balstītu materiālu, kas stiepjas tieši tāpat kā īstais.
Muskuļi: Gredzeni, kas izgatavoti no hidrogēliem, kuru pamatā ir olbaltumvielas, ir parādīti ultravioletajā gaismā (augšpusē) un normālā gaismā (apakšā).
Jaunais materiāls panāk muskuļu elastību, atdarinot milzu muskuļu proteīna, ko sauc par titīnu, mikroskopisko struktūru. Titīna struktūra atgādina virkni ar lodītēm – salocītu proteīnu sekvenču lodītes ir savienotas ar disketēm, nestrukturētām sekvencēm. Hongbin Li, UBC ķīmiķis, un viņa kolēģi izveidoja jaunu materiālu, kas atdarina šo struktūru. Viņi izvēlējās mehāniski stabilu proteīnu secību, kas salocās, veidojot lodītes, un citu proteīnu, ko sauc par resilīnu, lai kalpotu kā disketes savienotāji.
Rezultāts bija mini-titīns - proteīns, kas pēc struktūras atgādināja titīnu, bet ir daudz mazāks, saka Li. Pētnieki ķīmiski savienoja atsevišķos olbaltumvielu pavedienus, veidojot hidrogelu - vieglu, cietu materiālu, kas galvenokārt sastāv no ūdens, un pēc tam pārbaudīja materiāla mehāniskās īpašības. Komanda apraksta darbu nesenā žurnāla numurā Daba .
Pārbaudot materiālu, Li un viņa kolēģi atklāja, ka tas izturas līdzīgi kā īsti muskuļu audi. Mazliet izstiepjot, tas atlec kā elastīga gumijas josla. Ja tie tiek izstiepti enerģiskāk, lodīšu proteīnu domēni izvēršas, un tie izkliedē daļu enerģijas, pirms atgriežas sākotnējā stāvoklī.
Tā ir jauka attīstība mākslīgā muskuļa veidošanas virzienā, saka fiziķis Deivids Veits no Hārvardas universitātes, kura grupa pēta muskuļu proteīnu tīklu struktūru. Citas grupas strādā pie elektroaktīvo polimēru radīšanas, kas saraujas, ja tos stimulē elektrisks signāls, lai muskuļus varētu kontrolēt. Pašreizējam materiālam šīs funkcijas nav, taču tā pievienošana būtu nākamais solis, saka Veits.
Mākslīgos muskuļus kādu dienu varētu izmantot kā sastatnes muskuļu audzēšanai, lai labotu bojājumus pacientiem; bioloģiski saderīgās ierīcēs medicīniskiem nolūkiem; pat lai vadītu robotus, neizmantojot motorus. Tomēr, tā kā olbaltumvielas mēdz atšķetināties augstā temperatūrā un skarbos vides apstākļos, tas nepadara tos ideāli piemērotus rūpnieciskiem lietojumiem.