Международная группа ученых, в состав которой вошли исследователи МГУ, проанализировала механические свойства нового уникального полимерного материала, который в перспективе может стать искусственным аналогом человеческой кожи. Результаты работы представлены в статье журнала ACS Central Science.

«Кожа обладает уникальными свойствами — она мягкая и проявляет упругость при воздействии на нее, — отмечает один из исследователей, профессор МГУ Дмитрий Иванов. — Но при растяжении эта ткань резко упрочняется. Так сильно, что нарушить целостность кожного покрова можно только очень сильным механическим воздействием. Создать искусственный материал, обладающий такими же свойствами, пока не удавалось. Между мягкостью и прочностью всегда приходится выбирать что-то одно. Например, гидрогели очень мягкие, но их прочность оставляет желать лучшего. К тому же, многие свойства гидрогеля сильно зависят от количества влаги — в организме при избытке физиологической жидкости он может набухнуть и лопнуть».

Исследователи из МГУ вместе с зарубежными коллегами на шаг приблизились к созданию идеальной «искусственной кожи». Они синтезировали сополимер — большую молекулу, которая состоит из нескольких видов полимеров. Созданные химиками соединения объединяет одно — по внешнему виду они похожи на ершики, которыми чистят химическую посуду или туалеты.

Структура «искусственной кожи» / Дмитрий Иванов/МГУ

На концах каждого «ершика» расположены терминальные участки — атомные группы отличного от основной цепи химического состава. При самосборке полимера терминальные участки образуют очень прочные наношарики. Таким образом получается, что материал имеет очень прочную сердцевину, от которой отходят похожие на «ершики» ветви. Созданная из такого материала ткань проявляла эластичность и могла очень быстро упрочняться при приложении нагрузки.

«Щеточный блок с более длинными боковыми ворсинками дает более выраженное деформационное упрочнение — так называемый эффект волейбольной сетки, которую легко развернуть, но невозможно деформировать. Щетки с разной длиной ворсинок интересны, потому что они могут воспроизводить механические свойства разных биологических тканей», — прокомментировал результаты исследования Иванов.

Авторы работы показали, что присутствие этих полимеров в биологической среде не препятствует размножению и пролиферации клеток. Полимеры, по словам ученых, не содержат никаких цитотоксичных веществ. Кроме того, они не имеют в своем составе растворителя, который мог бы изменить физические и химические свойства ткани, как это бывает в случае с гидрогелем. Теперь исследователи планируют проанализировать микроструктуру ткани и найти способ добиться улучшения ее механических характеристик.