Российские учёные создали новые «умные» материалы на основе графена
Графен в последнее время стал настоящей «суперзвездой» в мире инновационных материалов. Сфера его применений постоянно ширится. Графен пытаются задействовать даже там, где его применение кажется неожиданным. Так, российские учёные недавно сообщили о создании новых «умных» материалов на основе графена, которые будут использоваться в тканевой инженерии. Из них будут производить импланты и приборы для сердечно-сосудистой системы, а также системы доставки лекарств.
Инновационные материалы на основе углеродных нанотрубок и биополимеров могут обеспечивать нормальный уровень гемолиза при контакте с клетками крови. Они имеют значительную биосовместимость с эндотелиальными клетками – то есть такую, которой выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Поэтому на основе этих материалов можно будет создавать «умные» поверхности для имплантов.
Материалы названы «умными», поскольку дают возможность управлять своей структурой и, следовательно, свойствами. Прежде всего это обеспечивается системой пор, которые делятся на малые (1 – 5 микрометров) и большие (100 – 200 микрометров). Малые поры принимают участие в развитии кровеносных сосудов и нервных клеток, а крупные поры участвуют в росте и делении клеток. Размеры пор можно контролировать с помощью лазерного излучения.
В настоящий момент изучение «умных» графеновых материалов продолжается. Специалисты, в частности, исследуют его возможности для создания искусственных мышц и систем доставки лекарств. В этой работе применяются математические модели и высокотехнологичное лабораторное оборудование (например, лабораторные икубаторы).
К примеру, была изучена структура, состоящая из двух графеновых чешуек и расположившимися между ними молекул фосфолипида DPPC. Фосфолипиды уже сейчас применяются для адресной доставки лекарств, однако когда они проникают в кровь, то «ощущают» слишком высокое напряжение. Для сохранения фосфолипидов от такого разрушительного воздействия и нужен графен. Он делает фосфолипиды более прочными и способными выдерживать большие нагрузки. Данная структура, по словам специалистов, может быть использована и для другой цели – в создании более современных электрохимических биосенсоров.
Искусственные мышцы – отдельная тема. Углеродные нанотрубки могут использоваться для создания упругих волокон, которые способны растягиваться и сокращаться, как и полагается мышцам. Подобные структуры могут иметь куда большие показатели, чем их природные аналоги. Это значит, что человек с такими мышцами станет более сильным и выносливым. Впрочем, искусственные мышцы могут применяться и для оснащения различных механизмов. Интересно, что самые первые варианты искусственных мышц их создатель, американский учёный Рэй Боуман, пытался изготовить на основе таких простых компонентов как рыболовная леска и нитки для шитья. В настоящее время стало понятно, что такими средствами не обойтись, нужны совершенно новые материалы со свойствами, приближенными к природным.
