Учеными предложен новый способ лазерной печати искусственных мышц из гидрогеля на основе белка плазмы крови быка и оксида графена. Установлено, что разработанный метод позволит создавать мягкие, растяжимые, но при этом прочные системы, изменяющие свою форму под действием электрического тока.
Метод может лечь в основу наноэлектромеханических устройств для самых разных областей – протезирование небольших мышц, создание биороботов и имплантируемых систем высвобождения лекарств. Для обеспечения свойств, близких к природным, можно использовать биологические вещества. Именно для одного из них российские физики нашли неожиданное применение.
«Бычий сывороточный альбумин получают из плазмы крови быка и обычно используют как «корм» для клеток, мы же сделали его основой для искусственных мышц. Нас вдохновила работа коллег, которые изготовили из полимеризованного белка фигурку микропаучка, начинающего двигаться при изменении химического состава окружающей среды. Мы поняли, что можно улучшить технологию, если добавить проводящие электричество материалы», — говорит аспирант Никита Некрасов, один из участников проекта.
Ученые из Зеленоградского Национального исследовательского университета «МИЭТ» предложили способ создания мягких искусственных мышц на основе гидрогеля из альбумина и оксида графена. Их водную смесь с особым веществом, запускающим межмолекулярную сшивку под действием света, облучали фемтосекундным импульсным лазером, и в результате удалось сформировать тонкие нанопроволоки. Такой способ называют лазерной печатью, и потенциально он позволяет изготавливать изделия самой разной формы.
Эти структуры довольно прочны (в полтора раза прочнее полимера из чистого белка) и могут проводить электричество благодаря оксиду графена. Сывороточный альбумин делает их мягкими, гибкими и, как предполагают авторы работы, биосовместимыми, то есть нанопроволоки не будут вредить живым клеткам и тканям.
«Свойства оксида графена и альбумина дают синергический эффект: прочность и проводимость сочетаются с мягкостью и гибкостью. В дальнейшем мы планируем проверить наши материалы во взаимодействии с клеточными культурами — все же потенциально они должны стать частью биомиметических устройств, например имплантатов для регенерации тончайших микрососудов или нанороботов для доставки лекарств в больной орган», — подводит итог работы Иван Бобринецкий, руководитель гранта РНФ, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра «Зондовая микроскопия и нанотехнологии».
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в научном журнале Biomimetics.
