Лаборатория биомиметики

Изучение слизи, вырабатываемой моллюсками вида «тёмный Арион» (лат. Arionfuscus) для скольжения по субстрату, защиты от хищников, процесса размножения (с ее помощью крепят к поверхностям оплодотворенные яйца) позволило учёным создать прочный биоклей, способный прикрепляться к влажным поверхностям и выдерживать механические растяжения. Ранее разрабатывались адгезивы на основе «затворов» мидий, но так как очень мала энергия адгезии к тканям они крепились слабо.

Группа учёных из Гарвардского университета (HarvardUniversity) уже испытала биоклей на практике: вещество было использовано для того, чтобы закрыть отверстие в сердце свиньи и «заплатка» осталась на месте после десятков тысяч искусственно вызванных сокращений.

Взяв за образец слизь моллюска, состоящую из двух частей: адгезивного слоя и рассеивающей матрицы исследователи разработали свой вариант клейкого вещества. Состоит «искусственная слизь» из двух компонентов: собственно адгезивного (клейкого) вещества и биохимического «амортизатора». Адгезивный слой, состоящий из положительно заряженных полимеров на основе первичных аминов позволяет крепиться к поверхностям за счет электростатических взаимодействий. Адгезив смачивает поверхности, взаимодействуя с отрицательными зарядами тканей и клеток, оставаясь, пластичным. Матрица, состоящая из полимерных структур, усиливает рассеяние энергии за счет гистерезиса (отставания фаз) под влиянием физической нагрузки, что позволяет сохранять адгезивные характеристики в условиях механического движения органов.

В качестве полимеров протестировали полиаллиламин и хитозан, показавшие способность выдерживать очень высокие нагрузки (их энергия адгезии составляла более 1000 джоулей на квадратный метр), Масса полимера практически не влияла на его адгезивные характеристики, главными фактором являлись: структура и концентрация. В качестве полимера для матрицы рассеяния был выбран альгинат-полиакриламид (Alg-PAAm).

Результаты экспериментов, опубликованные в издании Science, продемонстрировали, что биоклей не вреден для живых тканей. При этом по своим адгезивным свойствам он в три раза превосходит использующиеся в современной медицине клейкие вещества. Этот прочный, легко тянущийся и податливый материал может использоваться в подвижных тканях, например, лёгочной или сердечной. Как лейкопластырь его можно использовать для обработка ран и склеивания разрывов внутренних органов. Эксперты рассматривают возможность использования искусственной слизи как средства доставки лекарственных средств к различным участкам в организме, а также в качестве клея для закрепления в теле приборов, например, кардиостимуляторов. Биоклей приклеивается к поверхности в течение трёх минут, затем застывает и через полчаса после нанесения становится таким же прочным, как хрящевая ткань.

Технология пока опробована только в ряде тестов на подопытных крысах. Авторы проекта сообщают, что биоклей дёшев в производстве.

В настоящее время исследователи работают над созданием биоразлагаемой версии «клея».

Калугина И.Ю.