Структура из белковых нитей эластина, состоящая из двух слоев, может сокращаться при расходовании химической энергии и возвращаться в первоначальное состояние.
Ученые из Фрайбургского университета разработали искусственную мышцу из эластина. Она сокращается под влиянием температуры и кислотности среды, а также полностью биосовместима.
В будущем такие мускулы могут использоваться в регенеративной медицине для восстановления поврежденных тканей. статье, опубликованной в журнале Advanced Intelligent Systems.
ЭластинЭластин — это фибриллярный белок, похожий на длинные нити, который входит в состав соединительной ткани. Он формирует межклеточный каркас, поддерживающий клеточные структуры, направляющий их рост и миграцию отдельных клеток. Именно эластин придает упругость коже, стенкам сосудов, мочевого пузыря и другим тканям. Ученые из Фрайбурга слегка изменили аминокислотную последовательность эластина, получив две схожие молекулы: одна реагирует на кислотность (рН) среды, а другая — на температуру; с помощью фотохимических реакций обе цепочки сшили в двухслойную структуру.
При наличии источника энергии (сульфита натрия) эти белки могут изменять свою структуру обратно.
Один из них сокращается и растягивается вслед за колебаниями рН, заставляя мышцу то изгибаться, то принимать исходную форму, превращая химическую энергию в механическое движение. Тепловое воздействие позволяет включать и выключать эти колебания, обеспечивая искусственной мышце «эффект памяти».
Ученые считают, что в будущем появится возможность создать аналоги этой системы, реагирующие на различные внешние раздражители и использующие другие химические соединения для получения энергии. Программируемые мускулы могут применяться не только в медицине, но и в робототехнике. Пока же разработчики машин… экспериментируютС функциональными живыми мышечными клетками, которые работают при помощи этих устройств.