Мышцы из искусственных белков самовосстанавливаются за секунды
Учёные создали материал из несуществующих в природе белков. Из него можно будет делать «мышцы» и «кожу» для роботов. Что особенно приятно, это вещество самостоятельно залечивает повреждения буквально за секунды.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Materials (Pena-Francesch et al., Biosynthetic self-healing materials for soft machines).
Рисунок из пресс-релиза Pennsylvania State University Soft robot actuators heal themselves – ВМ.
Многие научные группы во всём мире работают над созданием роботов с мягкими »мышцами» и »кожей». Однако подобные материалы неизбежно изнашиваются, когда такой «мускул» многократно сокращается и расслабляется, а кожа растягивается и вновь сжимается. К тому же «кожа», постоянно контактирующая с твёрдыми предметами, тоже может рано или поздно повредится.
Живые ткани постоянно обновляются, потому им такие приключения не страшны. Все же небольшие повреждения самостоятельно залечиваются организмом. Но как наделить роботов способностью к подобной регенерации?
Учёные из Германии и США подсмотрели решение у живой природы. Они взяли за основу белки зубов кальмара. Последние известны своей способностью к восстановлению. По этому образцу исследователи сконструировали искусственные белки, которых не существует в природе. Для их производства в ДНК бактерий были внедрены искусственные же гены.
Получившееся вещество оказалось очень прочным. А когда на нём всё же образуется микроповреждение, его достаточно нагреть в месте «раны» и через считанные секунды целостность биополимера восстанавливается.
Рисунок из пресс-релиза Max Planck Institute for Intelligent Systems Self-healing soft material outsmarts nature – ВМ.
Этим он выгодно отличается от других самовосстанавливающихся материалов (как искусственных, так и живых тканей), которым на восстановление требуются часы или дни.
«Мы смогли сократить обычный 24-часовой период заживления до одной секунды, чтобы наши мягкие роботы на основе [искусственного] белка могли восстанавливаться самостоятельно, – рассказывает первый автор статьи Абдон Пена-Франчес (Abdon Pena-Francesch) из Института интеллектуальных систем Общества имени Макса Планка. – В природе самоисцеление занимает много времени. В этом смысле наши технологии превосходят природу».
У нового материала есть и экологические преимущества. Он биоразлагаем (всё же это белок, хотя и искусственный). Так что при попадании в окружающую среду вещество не нанесёт ей существенного вреда. Но выбрасывать его на свалку необязательно: отслуживший своё биополимер можно переработать и снова пустить в дело.
Недостатком нового материала является относительно высокая стоимость. Продукт продвинутых технологий будет обходиться значительно дороже стандартных нефтяных пластиков.
Анатолий Глянцев, «Вести»
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
