МОСКВА, 29 сентября. /ТАСС/. Канадские и российские химики разработали композитный гидрогель на базе наночастиц целлюлозы и синтетического полимера с управляемой упругостью, реагирующий на растяжение и сжатие примерно таким же образом, как кожа или мышцы. Это позволит использовать его для изучения механизмов развития болезней мышц, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
"Теперь у биологов есть удобный инструмент: можно взять несколько гелей с одинаковой структурой, но разной жесткостью и выращивать на них клетки. Сравнивая поведение клеток, можно точно определить, реагируют они именно на упругость или на что-то другое. Это открывает прямой путь к созданию моделей для изучения фиброза, опухолевой среды, а также к разработкам в тканевой инженерии и регенеративной медицине", - говорится в сообщении.
Как объясняют ученые, гидрогели представляют собой сложно устроенные материалы, состоящие из "каркаса" из особым образом соединенных друг с другом нитей полимеров, а также молекул воды, спрятанных в пустотах между полимерными цепочками. Благодаря их способности поглощать, удерживать в себе и выделять влагу, гидрогели активно используются для изготовления контактных линз, повязок и поглощающих материалов, в биомедицинской отрасли, а также для решения других задач.
Российские и канадские ученые значительно расширили возможную применимость гидрогелей, создав композитный материал из наностержней целлюлозы и полимерных волокон, жесткостью которого можно гибко управлять, меняя всего один параметр - долю сшивающих групп в полимере. Это позволяет применять его для изучения отличительных особенностей ближайших биологических аналогов этих материалов - каркасов из белка коллагена, составляющих основу "скелета" мышц, кожи и других тканей и органов.
В отличие от всех существующих гидрогелей, эти природные полимерные сетки становятся жестче при растягивании, тогда как при легком сдавливании они, наоборот, размягчаются, что обеспечивает удивительную гибкость и подвижность мышц и кожи. Ученых давно интересует то, как жесткость и структурные особенности "скелета" тканей тела влияют на поведение их клеток, развитие болезней и другие процессы в организме, однако до настоящего времени у них не было инструмента для изучения этих феноменов.
Уникальная структура гидрогеля, разработанного российскими и канадскими учеными, заставляет его вести себя при сжатии и растягивании почти таким же образом, как это делают биологические ткани. Это позволяет выращивать на разных вариациях этого материала культуры клеток и наблюдать за тем, как перемены в жесткости окружающего их "скелета" влияют на их поведение и жизнедеятельность. Эти опыты помогут раскрыть механизмы и причины развития многих болезней мышц и кожных покровов, подытожили ученые.