Кожзаменитель

8 ноября 2015 года, 13:22

Искусственная кожа, которую можно было бы пересаживать – то кушать использовать для восстановления целостности кожных покровов – сделала бы лечение ожогов, язв и других масштабных повреждений более простым, безболезненным и эффективным. Идея заменить настоящую кожу материалом, выращенным в лабораторных условиях, будто исследователям довольно привлекательной – это позволило бы избежать серьезных осложнений и ускорить процесс заживления.

Ненастоящий материал, который можно попросту накладывать на место повреждения, подобно пластырю, изобрела команда японских ученых из Университета Сага (Saga University). Специальное покрытие на основе ателоколлагена предназначено для лечения ожогов. Ателоколлаген низкоаллергичен и практически не вызывает побочных эффектов.

Его поступок было проверено на лабораторных мышах — новоиспеченный материал действительно ускорял заживление.

Впрочем, он может использоваться лишь в качестве временной меры до тех пор, покамест кожа самого пациента не станет пригодна для дальнейшей трансплантации, поясняет Тошияки Такезава (Toshiaki Takezawa). Клиническое использование нового материала начнется не ранее 2022 года, говорят авторы.

Серпантин из кремния

Покамест же одни ученые изобретают искусственную кожу, которая не будет отторгаться, другие работают над иными материалами. Новые покрытия для протезов конечностей так совершенны, что способны «ощущать» текстуру поверхностей и «чувствовать» прикосновения.

Об одной из таких разработок в конце 2014 года сообщили корейские и американские ученые. Они создали полимерный материал, покрытый сетью сенсоров, изготовленных из кремния и золота – по 400 шт на 1 квадратный миллиметр.  Чтоб «кожа» получилась эластичной, кремнию придали форму серпантина.

Рузбех Гаффари (Roozbeh Ghaffari) из Кембриджа отметил, что эластичность живой кожи и ее чувствительность отличаются на разных участках руки. Такими же свойствами обладает и новоиспеченный материал: количество сенсоров на кончиках пальцев гораздо выше, чем на тыльной стороне ладони. Чтоб сделать покрытие еще более похожим на сегодняшнее, авторы добавили специальный слой, подогревающий материал до температуры человеческого тела.

Тестируя искусственную кожу, Дэ-Хен Ким (Dae-Hyeong Kim) и его коллеги из Национального университета Сеула (Seoul National University) подключили ее к головному мозгу крыс. Сенсорная кора животных реагировала на прикосновения, однако выяснить, различали ли животные тепло, влагу или давление, не удалось. Исследователи надеются найти ответ после проведения экспериментов на более крупных животных.

Легкое касание и крепкое рукопожатие

Созданием искусственной кожи для протезов конечностей занимаются и другие исследовательские группы. Дженан Бао (Zhenan Bao) и ее коллеги разработали весьма законченный материал.

Bao Research Group, Stanford

Созданное ими покрытие получило наименование Di Tact. Оно состоит из двух слоев. Верхний покрыт высокочувствительными сенсорами, способными «почувствовать» и разобрать легкое касание и рукопожатие. А нательный слой отвечает за передачу электрического сигнала и его реорганизация в биохимический сигнал, воспринимаемый нейронами.

В своих экспериментах на лабораторных мышах авторы наглядно продемонстрировали, что нейроны в головном мозге животных реагировали на прикосновения. Ученые поясняют, что им впервой удалось отказаться от использования устройства, преобразующего сигнал, идущий от сенсора, в импульс, воспринимаемый мозгом.

Искусственная кожа была способна самостоятельно воспринимать, преобразовывать и передавать сигнал от сенсоров к нейронам головного мозга. Впрочем, даже этому материалу вдали до свойств человеческой кожи – покамест еще сенсоры неспособны различать температуру, конечно чувствительность далека от идеальной.

Отпечатки пальцев

Уместно, материал, способный «почувствовать» изменения температуры, уже создан. Это удалось южнокорейским ученым из Национального института науки и технологий (National Institute of Science and Technology). Их искусственная кожа еще больше похожа на натуральную – авторы придали ей особую волнистую структуру, характерную для настоящей кожи. Этак, на кончиках пальцев, покрытых новым материалом, появился рисунок «отпечатков», а способность к осязанию стала еще более совершенной.

При любом давлении на материал составляющие его пласты сжимаются, что создает электрический ток, мочь которого напрямую связана со степенью деформации кожи: чем сильнее давление, тем сильнее будет ток. Искусственная кожа меняет свои свойства при изменении температуры – расширяется и размягчается при нагревании и становится более жесткой при охлаждении. Такие изменения тоже генерируют электрический ток различной силы.

Хьюнхьюб Ко (Hyunhyub Ko) и его коллеги объясняют, что искусственная кожа обладает еще одной уникальной особенностью – она способна распознавать звуковые волны. Оказалось, что звук тоже вызывает деформацию слоев нового материала, что и приводит к генерации электрических импульсов. Впрочем, ученые покамест не разработали способ передачи генерируемых импульсов в головной мозг.

Читайте еще:

Отдельный покрытия, используемые для ускорения заживления ран, уже опробованы на пациентах  и, вполне вероятно, скоро начнут использоваться в клинической практике.  А вот сообщать о начале применения новых покрытий для протезов, обладающих чувствительностью, покамест преждевременно. Ни один из подобных материалов покамест не был испытан на людях, однако в том, что «осязающие» протезы подлинно появятся, ученые не сомневаются. Это лишь вопрос времени.