Російські вчені запропонували спосіб лазерного друку штучних м’язів з гідрогелю на основі білка плазми крові биків і оксиду графену. Даний метод дозволить створювати м’які, розтяжні, але при цьому міцні системи, що змінюють свою форму під дією електричного струму. Вони можуть лягти в основу наноелектромеханічних пристроїв для самих різних областей: наприклад, протезування невеликих м’язів, створення біороботів і імплантуються систем вивільнення ліків. Дослідження виконано за підтримки гранту російського наукового фонду (рнф) і опубліковано в журналі biomimetics.

Новітні технології прагнуть до мініатюризації — так в маленький пристрій можна вмістити велику кількість компонентів, які забезпечать його швидкість і продуктивність. У такому ключі частіше говорять про електроніку або спінтроніці, коли рухаються частинки або їх магнітні моменти відповідно, але подібна тенденція спостерігається і в механічних об’єктах. Йдеться про так звані наноелектромеханічні системи, які є чимось на зразок крихітного аналога великих машин або їх частин. Подібний підхід особливо цікавий в біомедичних додатках, наприклад, при створенні штучних серцевих клапанів або м’язів. Забезпечити властивості, найбільш близькі до природних, можуть біологічні речовини. Саме для одного з них фізики знайшли несподіване застосування.

“бичачий сироватковий альбумін отримують з плазми крові бика і зазвичай використовують як” корм ” для клітин, ми ж зробили його основою для штучних м’язів. Нас надихнула робота колег, які виготовили з полімеризованого білка фігурку мікропаучка, що починає рухатися при зміні хімічного складу навколишнього середовища. Ми зрозуміли, що можна поліпшити технологію, якщо додати проводять електрику матеріали», — говорить аспірант микита некрасов, учасник проекту.

Вчені з національного дослідницького університету ” міет “(зеленоград) запропонували спосіб створення м’яких штучних м’язів на основі гідрогелю з альбуміну і оксиду графену. Їх водну суміш з особливою речовиною, що запускає міжмолекулярну зшивання під дією світла, опромінювали фемтосекундним імпульсним лазером, і в результаті вдалося сформувати тонкі нанопроволоки. Такий спосіб називають лазерним друком, і потенційно він дозволяє виготовляти вироби самої різної форми.

Ці структури досить міцні (в півтора рази міцніше полімеру з чистого білка) і можуть проводити електрику завдяки оксиду графена. Сироватковий альбумін робить їх м’якими, гнучкими і, як припускають автори роботи, біосумісними, тобто нанопроволоки не будуть шкодити живим клітинам і тканинам. При всьому цьому деякі властивості структур, наприклад жорсткість або щільність білкової частини, можна налаштовувати, змінюючи кислотність або вміст солей у вихідному реакційному розчині. Компонентний склад також можна варіювати, таким чином впливаючи на механічні та електричні властивості матеріалу.

«властивості оксиду графену і альбуміну дають синергічний ефект: міцність і провідність поєднуються з м’якістю і гнучкістю. Надалі ми плануємо перевірити наші матеріали у взаємодії з клітинними культурами – все ж потенційно вони повинні стати частиною біоміметичних пристроїв, наприклад імплантатів для регенерації найтонших мікросудин або нанороботів для доставки ліків в хворий орган», — підводить підсумок іван бобринецький, керівник гранту рнф, доктор технічних наук, провідний науковий співробітник науково-освітнього центру «зондова мікроскопія і нанотехнології».