Больные органы заменят на здоровые: китайские ученые готовят людей к бессмертию
Новые биоматериалы намного лучше того, чем нас наградила матушка-природа
Китайские ученые придумали несколько новых материалов для медицинских имплантов. Из нитей гексафлорпентана, например, можно сплести «биотекстиль», который окажется прочным и будет сам подзаряжаться от движения. А из аминокислот в лаборатории можно «сварить» прочное и даже полезное для нашего организма… стекло.
Кардиостимулятор с вечным двигателем
Инженеры Юго-Восточного университета создали материал, который не только фантастически износостойкий, но и поддается биологическому разложению.
Что самое важное: такой имплант сам сможет преобразовывать механическую энергию в электрическую. Значит, придуманный учеными из Нанкина биоматериал можно использовать для производства, например, кардиостимуляторов или устройств доставки лекарств (скажем, подкожных инсулиновых помп).
Кардиостимулятор, конечно, человеку вживить можно. Однако такие импланты сделаны или из пластика или металла, и все равно остаются инородными для организма. Некоторые импланты нужно уделять из организма после того, как они выполнили свою функцию.
Команда нанкинских ученых под руководством профессоров Чжана Ханьюэ и Сюна Ренгенэту проблему решили: их биоматериал, созданный на основе гексафлорпентана, просто разлагается с течением времени.
Биоматериал похож на текстиль, пишут ученые. То есть из него можно выкраивать любые импланты — от стентов для замены сосудов до десневых нитей в стоматологии.
В статье для журнала. Science Ученые пишут, что изобретенный ими гексафлорпентан прекрасно сочетается с поливиниловым спиртом — а это, напомню, один из самых распространенных загустителей. Комбинируя два компонента, можно придумывать любые материалы, от твердых до жидких.
Неслучайно все ведущие государственные СМИ Китая сравнили изобретение медицинского гексафлорпентана с открытием пьезоэлектрического эффекта братьями Кюри в 1880 году.
«Биостекло» из аминокислот
Китайские ученые экспериментируют и с другими материалами, которые можно вживить в человеческий организм. Биоинженеры из Академии наук Китая, например, придумали «белковое стекло». Его можно синтезировать из пептидов и аминокислот, и полученный материал действительно ничем не отличается от стекла — он прозрачный. А поскольку сделан из органической материи, то и в организме разлагается.
Порошок нагревается в атмосфере инертного газа до температуры выше точки плавления. Но не достигает уровня, при котором молекулы распадаются. Затем смесь охлаждается. Наконец, к ней добавляется вода, в результате чего вещество и выпадает в виде кристалликов.
Такое «биостекло» гибкое и прочное, ему можно придавать любую форму или даже использовать в 3D-печати. А значит, можно его использовать для производства медицинских имплантов (например, устройств для адресной доставки лекарств).
Но есть у китайского изобретения еще одно применение: ученые считают, что их «белковое стекло» может вытеснить обычное не только в медицине, но и в промышленности.
Ежегодно мировая промышленность производит почти 40 миллионов тонн стекла. Теоретически это легко перерабатываемый материал, но на практике повторно используется менее трети. Остальное попадает на свалки и, благодаря своей высокой инертности, накапливается в огромных количествах.
Неудивительно, что ученые по всему миру давно ищут способы производства более экологически чистых прозрачных материалов — например, из дерева. «Белковое стекло» в естественных условиях разлагается от 3 недель до 7 месяцев, в зависимости от используемого набора аминокислот и пептидов. Удобно: и человека вылечим, и экологию спасем.
Но и это еще не все достижения китайских имплантологов.
Титановый имплант, отпугивающий бактерии
К сожалению, пока не каждый биоматериал может заменить, например, титан, из которого делают ортопедические импланты и зубные протезы. Титан — легкий и прочный металл, а еще обладает превосходной биосовместимостью. Пожалуй, единственный минус (кроме высокой цены, конечно) — это то, что титан неустойчив к бактериям. Так что вместе с имплантом в организм может попасть зараза.
Давайте мы будем просто облучать титановые протезы ультрафиолетовыми лампами- говорят врачи.
Давайте мы просто подведем к титановому протезу небольшой ток — придумали ученые из Пекинского института наноэнергетики и наносистем Академии наук Китая, Шэньчжэньского института передовых технологий и Городского университета.
Усилия сразу трех вузов понадобились, чтобы выяснить простой закон: титан получает способность убивать бактерии после подачи внешнего электрического тока. После зарядки биосовместимость и прочность материала остаются неизменными.
Один из исследователей, Фэн Хунцин, говорит: в клинических условиях электрический ток использовать проще, чем, например, УФ-лампы. А значит, китайские изобретение скоро внедрят в работу имплантологов.
Дмитрий Капустин