Группой учёных из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук разработана нетривиальная модификация гидрогеля. Помимо свойств, типичных для данного класса веществ, новинка обладает рядом уникальных характеристик и расширяет возможные сферы применения в науке, медицине и флористике.

Обычно гидрогели крайне чувствительны к механическим воздействиям. Из-за низкой плотности они легко рвутся и продавливаются. Поэтому их используют в основном как мягкий скелет для выращивания живых тканей или как питательную среду, параллельно стараясь улучшить рецептуру.

Перспективы разработки искусственных хрящей и других эластичных структур обсуждались давно. В ряде научных работ предлагалось взять за основу гидрогель и усилить его каким-нибудь более твёрдым материалом. К сожалению, на этом пути долго не удавалось достичь оптимального баланса между механической прочностью и биологической совместимостью.

Успех наметился около десяти лет назад, когда для армирования гидрогеля стали применяться сетки из полимерных волокон. Однако все используемые для этого полимеры содержали ковалентные связи и не были способны к упругой деформации.

Полиакриламидный (а), альгинатный (b) и гибридный (с) гидрогели (фото: Jeong-Yun Sun)

Возможно, решением станет новый гидрогель высокой плотности, полученный группой под руководством Юнг-Юнь Суня (Jeong-Yun Sun). Синтез был осуществлён путём комбинации двух известных рецептур на основе полиакриламида и альгината натрия в точно рассчитанной пропорции. Ионный характер связей в альгинате способствует высокой эластичности. В результате получился совершенно новый материал, который нельзя описать простой суммой свойств компонентов предшественников.

Растяжение гибридного гидрогеля в 21 раз без нарушения его целостности (фото: Jeong-Yun Sun)

Кроме высокой плотности, полученный гидрогель обладает колоссальной растяжимостью (в 17 – 21 раз), а также способен самостоятельно восстанавливать повреждения. Указанные свойства крайне востребованы в таких молодых отраслях науки, как биоинженерия, трансгуманизм и клеточная биология. Об одном из таких перспективных аспектов применения гидрогеля “Компьютерра” уже писала.