При разработке материалов, которые можно имплантировать внутрь нашего организма, ученые уже давно рассматривают возможность использования гидрогелей. Использование гелей, богатых водой, изучалось как способы заживления травм головного мозга и хронических ран; как функция замены хряща, которая работает лучше, чем настоящая; и как остановка кровотечения из ран, полученных в бою. Но, несмотря на свою эластичность, гели могут распадаться при нанесении на активные органы, такие как сердце, или для уменьшения нагрузки в суставах. Они также могут быть очень жесткими.
Стремясь разработать лучший медицинский гидрогель, ученые обратились к природе. В частности, они рассмотрели способ, при котором группы червей скручиваются в клубки, имитирующие свойства как твердых, так и жидких веществ, а затем легко распутываются. Они применили эту модель к молекулярной инженерии и создали материал, молекулы которого расположены во многом как переплетение червей в клубке.
Затем они создали новый метод 3D-печати — непрерывное отверждение после воздействия света с помощью окислительно-восстановительной инициации для получения материалов с использованием переплетенных молекул. В результате получается сетчатое вещество, сверхпрочное и в то же время гибкое, очень похожее на более прочные ткани нашего организма. Новое вещество также хорошо прилипает как к тканям, так и к органам человека, что делает его очень привлекательным материалом для медицинского применения. Его можно, например, накладывать на орган для восстановления или доставки лекарств, использовать в качестве нитей для наложения швов без игл или для ограничения выпячивания межпозвоночных дисков в позвоночнике. Таким образом, появилась возможность печатать на 3D-принтере адгезивные материалы, достаточно прочные для механической поддержки тканей.
Поскольку материал напечатан на 3D-принтере, его также можно адаптировать к потребностям любого конкретного пациента. Сейчас ученые подали патентную заявку на материал и планируют будущую работу, чтобы увидеть, как ткани человека реагируют на его присутствие. Команда ученых также говорит, что новая технология 3D-печати может найти применение вне медицины.
Источник: Журнал Science
