Китайские ученые научили атомы служить хирургам и кардиологам
«Любая развитая технология неотличима от магии», — говорил писатель-фантаст Артур Кларк. Такой «научной магией» можно считать многие разработки китайских материаловедов. Они уже создали сталь и керамику, которые способны тянуться, словно жвачка. А теперь изобрели еще одно состояние углерода.
«Конструктор» превратит углерод хоть в воду, хоть в металл
У углерода есть несколько кристаллических состояний — алмаз, графит, сажа. Это все помнят из школьного курса химии. За последние годы были открыты еще графены, нанотрубки, фуллерены и другие мудреные модификации углерода. Все они отличаются друг от друга, как воздух от чугуна.
Многие из них оказались поистине уникальными химерами. Скажем, стеклоуглерод, который сочетает высочайшую электропроводность и твердость — и мало кто знает, что именно из этого вещества делают сердечные клапаны и зубные импланты.
Китайские ученые решили создать еще один тип углерода. Исследовательская группа профессора Чжу Яньву из Университета науки и технологии Китая сумела сконструировать кристаллы нового углеродного полимера.
Причем сконструировала в буквальном смысле — ученые сначала смоделировали новый кристалл на суперкомпьютере, а затем создали его в лаборатории. Пока что удалось получить всего несколько граммов нового углерода-60. Однако ученые уверены, что конвейер запущен.
Получить новые виды углерода-60 ученые пытались и прежде. Старались, как могли. Использовали либо экстремальные условия (такие как высокая температура и высокое давление), либо микроскопические технологии обработки (такие как ультрафиолетовое излучение). Ничего не получалось — не удавалось выделить чистый образец нового вещества.
Китайцы пошли по совершенно новому пути. За основу они взяли фуллерены — это одна из форм существования углерода (причем, как правило, в далеком Космосе). Фуллерены обработали при обычной температуре и получили совершенно новые виды кристаллов.
Осталось теперь запатентовать новое вещество — и как можно быстрее. Ведь его использовать можно во многих отраслях. Например, в «зеленой» энергетике (точнее, в накопителях энергии), как химический катализатор и даже как датчик ионов.
И даже это не самое главное. Китайские ученые сумели придумать, как теперь создавать в лаборатории новые модификации углерода. Для этого нужно внести в углеродный кристалл определенный заряд — и атомы перестроятся в заданном человеком порядке, словно конструктор Lego.
Управляя структурой будущего кристалла, можно и задавать ему определенные свойства. Хотите — будет сверхпрочным, хотите — сверхлегким, хотите — гибким и эластичным.
Так и хочется представить, скажем, китайский самолет будущего, который полностью сделан из одного углерода. Только каждая часть — мотор, кабина, крыло — из разных углеродных модификаций. И каждая заранее спроектирована в лаборатории Университета науки и технологии Китая.
«Янус» склеит разбитое сердце и микрочипы даже в мозгу
Команда ученых из Южного медицинского университета в Гуанчжоу придумала новое вещество, которое можно использовать в операциях на сердце. Это «умный» гидрогель с наноструктурой, который способен склеивать поврежденный миокард — сердечную мышцу. А в перспективе — и любые другие ткани человеческого тела.
Гидрогель получил название «Янус» по имени древнегреческого божества, у которого было два лица. Вот и это вещество может одновременно сочетать абсолютно разные физические и биологические свойства. На разных сторонах «заплатки».
Новый материал продемонстрировал уникальную электропроводность, механическую прочность и противовоспалительные свойства. Правда, пока лишь в экспериментах на крысах, рассказали исследователи в статье в журнале Nature Communications.
«Суперклей» способен намертво склеивать пораженные органы, а также импланты. А еще с помощью этого вещества в человеческое тело можно помещать — уже сейчас — биоэлектронику. Пока что это лишь кардиостимуляторы.
А уже завтра это будут микрочипы. Хотите, например, прикрепить прямо к собственной печени или поджелудочной железе медицинский детектор, который будет круглые сутки мерять физиологические параметры. И анализы сдавать не надо.
Многофункциональный гидрогель разработала командой под руководством профессоров Цю Сяочжуна и Хоу Хунхао. При инфаркте миокарда новое вещество помогает восстановлению сердечной мышцы за счет уменьшения окислительного повреждения и воспалительной реакции.
После сердечного приступа здоровую ткань заменяет рубцовая — и по ней уже не распространяются электрические импульсы, которые и «ведут» работу сердца. Гидрогель и эту проблему решает.
Сейчас в медицине, конечно, используют разные типы клеев. Но у всех есть большой минус — они необратимы, их невозможно удалить. А вот «Янус» проще простого убрать из человеческого организма.
Пожалуй, единственный минус этого фундаментального исследования — это неблизкая апробация. Профессор Цю Сяочжун признается, что предстоит пройти еще долгий путь до внедрения «Януса» в клиническую практику. Однако новый материал сулит революцию во многих медицинских отраслях — от имплантологии до кардиологии.
