Rewolucja na rynku implantów. Niemieccy naukowcy stworzyli sztuczne mięśnie z naturalnych białek01.02.2022

Autonomiczne skurcze materiału mogą być kontrolowane za pomocą zmian pH i temperatury. 

Elastyczne i rozciągliwe odpowiedniki mięśni nie są żadną nowością w medycynie rekonstrukcyjnej. Często są jednak wykonywane z plastiku, gumy, woskowych nanorurek węglowych albo innych tworzyw sztucznych, co sprawdza się w robotyce, ale jest gorzej implementowane u ludzi. Inżynierzy niestrudzenie badają dlatego możliwość wykorzystania naturalnych białek jako ich budulca. W ostatnim czasie udało się wbudować tak powstałe elementy w polimery albo miniaturowe molekularne maszyny. Nowy wynalazek badaczy z niemieckiego Uniwersytetu we Fryburgu różni się od nich tym, że jest znacznie bardziej wydajny. Charakteryzuje się stuprocentową biopochodnością i porusza się autonomicznie za pomocą energii chemicznej. 

Naukowcy opracowali materiał bazujący na elastynie. To białko występujące u człowieka w tkance łącznej, które nadaje elastyczność skórze albo naczyniom krwionośnym. Na jego wzór stworzono dwa typy protein reagujących na zmianę pH oraz temperatury. Ich synteza zaowocowała wykonaniem dwuwarstwowego budulca. Jego autonomiczne skurcze stymulował siarczyn sodu – związek chemiczny na co dzień używany w przemyśle spożywczym i fotograficznym. Stosuje się go również w środkach wybielających oraz konserwujących. 

Na2SO3 posłużyło jako swego typu paliwo, które pod wpływem temperatury 20 stopni Celsjusza prowokowało reakcję chemiczną. Zmiany w pH będące konsekwencją procesu powodują zmiany długości mięśnia, dzięki czemu może on poruszać się w konkretnym kierunku. – Nasz projekt to wciąż prototyp – mówi w oficjalnym oświadczeniu dr Stefan Schiller z Uniwersytetu we Fryburgu. – Wysoka biokompatybilność materiału i możliwość dostosowania jego składu do konkretnych tkanek może utorować jednak drogę do przyszłych zastosowań w medycynie rekonstrukcyjnej, protetyce, farmacji, a nawet robotyce – dodaje. Niemiec zaznacza jednocześnie, że materiał będący pochodną elastyny mógłby reagować na inne bodźce pochodzące ze środowiska, jak choćby stężenie soli. Istnieje również szansa na zastąpienie siarczynu sodu jabłczanem – cząsteczką kwasu jabłkowego pozyskiwanego z biomasy. 

Ze szczegółowym omówieniem projektu Niemców można zapoznać się na łamach specjalistycznego periodyku „Advanced Intelligent Systems".