Новый гидрогель позволит печатать хрящи на 3D-принтере
Ученые из США синтезировали гидрогель, в структуру которого можно включать живые клетки, а полученный материал использовать в качестве чернил для 3D-принтера. В отличие от большинства гидрогелей, которые очень хрупки и не выдерживают больших деформаций, новый материал обладает высокой эластичностью. На его основе авторы предполагают создавать искусственные ткани, например, хрящи. Работа опубликована в Advanced Materials.
Гидрогель, в общем смысле, — это полимерный каркас, способный впитывать и удерживать большое количество воды. Новый материал представляет собой комбинацию полиэтиленгликоля и альгината натрия — широко распространенных в синтезе полимеров. Оба они обладают высокой биосовместимостью, а схема синтеза не предполагает нагрева до высоких температур. Это позволяет включать в состав гидрогеля живые клетки.
Для придания гидрогелю вязкости, необходимой для печати на 3D-принтере, авторы добавляли в его состав «наноглину» — минеральное вещество, которое часто используют как добавку к полимерным композитам. Из полученных «чернил» ученые напечатали пирамидку для тестирования эластичности гидрогеля. Даже после сжатия почти в 100 раз материал восстановил свою структуру, также он не рвался при пятикратном растяжении.
По словам ученых, этот материал может быть использован в качестве каркаса для выращивания новой ткани в организме взамен поврежденной. Для этого в структуру геля можно включать стволовые клетки, так как они не пострадают ни во время синтеза, ни во время печати.
В настоящее время авторы работают над улучшением разрешения печати. Технология, которую они использовали в работе, позволяет создавать детали размером не менее полумиллиметра, что не всегда достаточно для предполагаемых приложений, к примеру, печати ушного хряща.
В чем особенность исследований Blue Sky
Бывает, что ученые не представляют, каким будет конечный результат их работы и найдет ли она в обозримом будущем практическое применение. Высокорисковые исследования принято называть Blue Sky Science, или «наукой голубого неба». В 2022 году в России прошел первый конкурс «Blue Sky Research — Искусственный интеллект в науке», в котором участвовали исключительно такие проекты. А до 27 февраля 2023 года идет прием заявок на участие в конкурсе 2023 года, посвященном исследованиям на стыке искусственного интеллекта и АПК, пищевых технологий. Ко Дню российской науки, который отмечается в России 8 февраля, мы поговорили с молодыми учеными — финалистами первого конкурса. Рассказываем про их проекты, интересы и науку уровня Blue Sky.