Tkiva lignjev in kemija se združita za vsestranske hidrogele

20. januarja 2023 (Nanowerk novice) Raziskovalci na univerzi Hokkaido na Japonskem so združili naravna tkiva lignjev s sintetičnimi polimeri, da bi razvili močno in vsestransko hidrogel ki posnema številne edinstvene lastnosti bioloških tkiv. Hidrogeli so polimerne mreže, ki vsebujejo velike količine vode in se raziskujejo za številne uporabe, vključno z medicinsko protetiko, mehkimi robotskimi komponentami in novimi senzorskimi sistemi. Ekipa Hokkaido poroča o svojem prispevku k temu hitro razvijajočemu se raziskovalnemu področju v reviji NPG Asia Materials ("Lignji/sintetični polimerni gel z dvojno mrežo: izdelana anizotropija in izjemna lomna žilavost"). Nov lignji/sintetični polimerni gel z dvojno mrežo, razvit v tej študiji. (Slika: Tasuku Nakajima) Naravna biološka tkiva kažejo edinstvene lastnosti, bistvene za njihove funkcije, ki jih raziskovalci poskušajo posnemati v hidrogelih. Mišice imajo na primer poleg moči in prožnosti fizikalne lastnosti, ki se razlikujejo v različnih smereh in so zgrajene iz hierarhije struktur, ki delujejo skupaj. Kosti in krvne žile prav tako kažejo te značilnosti, znane kot hierarhična anizotropija. Za razliko od naravnih tkiv, ki jih raziskovalci želijo posnemati, ima večina sintetičnih hidrogelov enotne lastnosti v vseh smereh in so strukturno šibki. "S kombinacijo lastnosti tkiv, pridobljenih iz lignjev, s sintetičnimi polimeri, smo dokazali hibridno strategijo, ki služi kot splošna metoda za pripravo hidrogelov z uporabno hierarhično anizotropijo in tudi žilavostjo," pravi znanstvenik za polimere Tasuku Nakajima iz ekipe univerze Hokkaido. Proizvodni proces se začne s komercialno dostopnim zamrznjenim plaščem lignja – glavnim zunanjim delom lignja. Pri živem lignju se plašč razširi, da sprejme vodo v telo, nato pa se močno skrči, da izstreli vodo kot curek navzven. Ta sposobnost je odvisna od anizotropnih mišic v vezivnem tkivu lignjev. Raziskovalci so izkoristili molekularne ureditve v tem naravnem sistemu, da so zgradili svoj bio-posnemajoči gel. Plašč lignja je razrezan na tanke pravokotnike (levo) in namočen v raztopino poliakriamida (AAm), ki vstopi v plašč (sredina). 56-urno segrevanje pri 12 °C je povzročilo lignjev sintetični DN gel (desno). (Slika: Shou Ohmura, et al.). Kemična in toplotna obdelava tankih rezin odmrznjenega tkiva lignjev, pomešanih z molekulami poliakrilamidnega polimera, je sprožila nastanek zamreženega hibridnega hidrogela. Ima tako imenovano dvojno mrežno strukturo, pri čemer je mreža sintetičnih polimerov vdelana in povezana v bolj naravno mrežo mišičnih vlaken, ki izhaja iz plašča lignja. "DN gel, ki smo ga sintetizirali, je veliko močnejši in bolj elastičen od naravnega plašča lignjev," pojasnjuje profesor Jian Ping Gong, ki je vodil ekipo. "Edinstvena kompozitna struktura naredi material tudi izjemno odporen proti zlomom, štirikrat trši od prvotnega materiala." Trenutno dokazovanje koncepta bi moralo biti le začetek za raziskovanje mnogih drugih hibridnih hidrogelov, ki bi lahko izkoristili edinstvene lastnosti drugih naravnih sistemov. Meduze so že bile uporabljene kot vir materiala za preprostejše enomrežne hidrogele, zato so očitna naslednja izbira za raziskovanje hibridnih dvojnih mrežnih možnosti. "Možne uporabe vključujejo nosilna umetna vlaknasta tkiva, kot so umetni ligamenti in kite, za medicinsko uporabo," pravi Gong. Nadaljnje delo ekipe bo raziskalo biokompatibilnost gelov in raziskalo možnosti za izdelavo vrste gelov, primernih za različne namene.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62213.php