Учёные Университета Пенсильвании создали биоматериал, способный восстанавливаться и имитировать реакцию тканей организма на механическое воздействие. Новая разработка открывает широкие перспективы в регенеративной медицине, моделировании заболеваний и мягкой робототехнике.

Исследовательская группа разработала бесклеточный материал, динамически имитирующий поведение внеклеточного матрикса — важнейшего компонента тканей млекопитающих, отвечающего за их структуру и клеточные функции.

Нано-состав LivGels позволяет материалу «самовосстанавливаться» посредством как ковалентных, так и ионных связей.
Источник: Sheikhi Research Group/Penn State

Новый материал LivGels представляет собой гидрогель на основе наночастиц, состоящих из нанокристаллов с неупорядоченными цепочками целлюлозы на концах. Эти частицы соединяются с биополимерной матрицей из модифицированного альгината — природного полисахарида, содержащегося в бурых водорослях.

Особенность разработки заключается в том, что материал способен к самовосстановлению после повреждений и может воспроизводить нелинейное упрочнение при деформации — свойство, характерное для естественных тканей организма. При этом гидрогель полностью состоит из биологических компонентов, что исключает проблемы с биосовместимостью, характерные для синтетических материалов.

Потенциальные области применения нового материала включают создание каркасов для восстановления и регенерации тканей, моделирование поведения тканей при тестировании лекарств и изучении развития заболеваний. Кроме того, материал может использоваться в 3D-биопечати и разработке мягких роботов с адаптивными механическими свойствами.

В настоящее время исследователи работают над оптимизацией материала для конкретных типов тканей, изучают возможности его применения в регенеративной медицине и рассматривают перспективы создания динамических носимых или имплантируемых устройств».