4 февраля, 2019 
Андрей Сорокин 
Научные разработки касаются самых разных сфер и медицина занимает здесь одно из приоритетных направлений. Благодаря новым открытиям и развитию технологий становятся возможными такие методы улучшения здоровья, которые раньше вполне могли считаться фантастикой. Примечательно также и то, что эти прогрессивные идеи иногда напоминают процессы организма и действуют подобным образом. К примеру, новое открытие японских учёных копирует, по сути, процесс роста мышц в результате тренинга. Разработанный ими материал под названием гидрогель адаптируется, восстанавливается и укрепляется в ответ на механическое напряжение. По мнению учёных, в будущем адаптивный гелевый материал применят в медицине в качестве гибкого экзокостюма для пациентов с повреждением скелета. При необходимости костюм будет становится крепче и функциональнее, если состояние пациента ослабленное и нагрузка на костюм повышается. Но так как костюм укрепляется в ответ, пациент сможет выздоравливать быстрее и безопаснее.
Работает гидрогель по принципу одной из теорий о росте мышц после выполнения упражнений (теория разрушения). Согласно данной теории мышечные волокна разрушаются (травмируются) в момент нагрузки. Особенно это относится к тяжёлым базовым упражнениям, развивающим силовые показатели. Затем мышцы начинают восстанавливаться, укрепляться и расти. Процесс укрепления и гипертрофии (роста) возникает как защитная реакция организма, чтобы лучше подготовить мышцы к новым подобным ситуациям. Основное условие для нормальной гипертрофии заключается в достаточном количестве специальных составляющих — аминокислот, строительных блоков белков, которые объединяются и образуют мышечные волокна.
Японские учёные из Университета Хоккайдо разработали инновационный способ использования «гидрогеля с двойной структурой». Гидрогель с двойной структурой представляет собой мягкий, но прочный материал, состоящий из примерно 85% воды и двух типов полимерных сеток: одна жёсткая и хрупкая, а другая мягкая и растягиваемая. В ходе испытаний исследователи поместили гидрогель в раствор, содержащий молекулы, называемые мономерами, которые могут объединяться в более крупные соединения — полимеры. Данный процесс имитирует питательную среду циркулирующей крови, доставляющей аминокислоты к скелетным мышцам. В момент растягивающего усилия (растяжения), применённого к гидрогелю, часть его жёстких и хрупких полимерных цепей разрываются, что приводит к образованию химических веществ под названием «механорадикалы» на концах разорванных полимерных цепей. В свою очередь механорадикалы притягивают новые соединения мономеров в полимерную сеть из окружающего раствора, усиливая материал.
При последовательном растяжении происходит больше разрушения и наращивания. Аналогичный процесс роста мышц представлен в теории о разрушении мышечных волокон в результате упражнений и их последующего роста (в противовес теории накопления, где разрушение, наоборот, считается вредным, а рост мышц происходит за счёт благоприятных условий от тренинга, проявленных в первую очередь выработкой гормонов). Что касается гидрогеля, то его прочность и жёсткость в итоге улучшились в 1,5 и 23 раза, а масса полимеров увеличилась на 86%. Команда также смогла адаптировать реакцию материала на механическую силу, используя специальный мономер, изменивший реакцию геля на тепло. Нагретая при высоких температурах поверхность геля стала более водостойкой.
Читайте также:
Прорыв в управлении нанороботами на основе ДНК
Создан миниатюрный датчик для отслеживания здоровья, работающий от солнечного света
Искусственный интеллект определил характер человека по движению глаз
Нанотехнологии: биоинженерия самосборки
Новые дистанционно управляемые медицинские микророботы
Жесты улучшают общение с роботами
Опубликовано в рубрике 