Создание биомиметической мускулатуры выполнено благодаря использованию натуральных протеинов

Новости МирТесен

Белковые нити эластина, формирующие двухслойную биосовместимую структуру, могут сжиматься, используя химическую энергию, и затем восстанавливать свою первоначальную форму.

Группа исследователей из университета Фрайбурга (Германия) разработала искусственный мышечный элемент на основе эластина – широко распространенного белка, встречающегося в организмах животных. Этот материал демонстрирует способность к сокращению под воздействием изменений температуры и кислотности окружающей среды, при этом он полностью совместим с биологическими системами. В перспективе такие конструкции могут быть использованы в регенеративной медицине для восстановления утраченных тканей. О результатах этой работы докладывает Стефан Шиллер (Stefan Schiller) вместе со своей командой. статье, опубликованной в журнале Advanced Intelligent Systems.

Эластин — фибриллярный белок, напоминающий длинные нити, является компонентом соединительной ткани. Он создает межклеточный каркас, обеспечивающий поддержку клеточных структур, а также направляющий их рост и перемещение. Упругость кожи, стенок сосудов, мочевого пузыря и других тканей обусловлена эластином. Исследователи из Фрайбурга внесли незначительные изменения в аминокислотную последовательность эластина, что позволило получить две аналогичные молекулы: одна реагирует на изменение кислотности (рН) среды, а другая — на температуру; с помощью фотохимических реакций обе цепочки были соединены в двухслойную структуру.

При наличии химического источника энергии, например, сульфита натрия, эти белки демонстрируют способность к обратимым изменениям структуры. В зависимости от колебаний pH, один из них сжимается и растягивается, что приводит к изгибанию или возвращению к исходной форме всей «мышцы». Таким образом, химическая энергия преобразуется в механическую. Регулируя температуру, можно активировать и деактивировать эти колебания, создавая у искусственной мышцы «эффект памяти».

Ученые полагают, что в перспективе можно будет разработать подобные системы, способные реагировать на различные внешние факторы и использовать другие химические вещества в качестве источников энергии. Программируемые мускулы могут быть применены не только в медицине, но и в робототехнике. Ну а пока разработчики машин экспериментируют с использованием настоящих живых мышечных волокон для активации своих конструкций.