Новости химической науки > Нанотрубки+ДНК = искусственная ткань

Для создания современных искусственных тканей и органов весьма важно создание материала, свойства которого были бы близки природным. Однако, сочетание прочности с гибкостью, характерное для тканей организма практически не может быть воспроизведено в искусственных материалах.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, doi: 10.1002/anie.200804788

Группа исследователей из Австралии и Кореи под руководством Джоффри Спинкса (Geoffrey M. Spinks) и Сеон Джеонг Кима(Seon Jeong Kim) разработала новый высокопористый губкоподобный материал, механические свойства которого подобны свойствам биологической ткани. Новый материал представляет собой прочную композитную систему из нитей ДНК и углеродных нанотрубок.

Мягкие ткани, такие как сухожилия, мышцы, артерии, кожа и другие органы получают свою механическую прочность за счет внеклеточной матрицы белковых нановолокон. Различная морфология белков внеклеточной матрицы позволяет природе формировать ткани с широким разбросом по прочности. Имплантаты и шаблоны для роста искусственной ткани должны представлять собой пористые материалы, которые обычно отличаются высокой хрупкостью. Так как многие биологические ткани регулярно подвергаются существенной механической нагрузке, важным фактором должна также быть и высокая эластичность имплантата, которая должна предотвращать возможность развития воспалительных процессов. В то же самое время материал для имплантата должен отличаться высокой прочностью.

В соответствии с новой концепцией нити ДНК используются в качестве матрицы, эти нити полностью «обертывают» углеродные нанотрубки, присутствие в системе ионной жидкости способствует гелеформированию. Полученный гель можно спрясть мокрым способом так же, как прядут синтетические волокна – при введении геля в ванну, заполненную специальным раствором, гель может быть сформован в большое количество тонких нитей. Высушенные волокна обладают пористым губкообразным строением и представляют собой сеть скрученных нановолокон толщиной в 50 нм. Замочка волокон в растворе хлорида кальция способствует дальнейшей сшивке ДНК, приводя к увеличению плотности и прочности волокон.

Полученные губчатые волокна напоминают коллагеновые волокна межклеточной матрицы биологического происхождения. С этими волокнами можно работать, получая из них подобие текстильных тканей. В результате всех операций из волокон можно получить материалы, отличающиеся эластичностью, присущей биологическим тканям наряду с высокой прочностью, обусловленной молекулами ДНК.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2009, doi: 10.1002/anie.200804788

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #нанотехнологии, #новые материалы