Исследователи из Гарвардской медицинской школы разработали хирургический клей, предназначенный для операций на сердечно-сосудистой системе. Новое вещество обладает массой полезных свойств: оно нетоксично, выдерживает большие нагрузки (что важно при операциях на сердце), работает на мокрых поверхностях и биодеградируемо, то есть со временем растворяется организмом. В разработке этой новой технологии учёные ориентировались на вещества, позволяющие насекомым и слизням удерживаться на мокрых поверхностях.
На сегодняшний день хирургический клей, который можно использовать на сердечной мышце – это фантазия врачей и учёных. Идея склеивать ткани вместо того, чтобы их зашивать, не нова, но создать вещество, пригодное для использования в сложных операциях, – не такая простая задача, как может показаться.
Чем клей лучше швов? Прежде всего тем, что он позволяет работать с чувствительными и «хрупкими» тканями с гораздо меньшим риском, чем при использовании швов. Когда речь идёт о столь важных органах, как сердце, одно неправильное движение может стоить жизни пациенту. Использование клея – гораздо более мягкая процедура, чем наложение швов.
Но сердце – мощная мышца, которая не останавливается ни на секунду (точнее, останавливается, но о швах в таких случаях можно уже не беспокоиться). Зафиксировать сердце, сильно нажать и подождать тридцать секунд, следуя инструкции на пачке суперклея, не получится. Не слишком располагает к склейке и тот факт, что большинство синтетических клеев-полимеров работает только на сухой обезжиренной поверхности – ситуация, далёкая от хирургической.
Наконец, почти все доступные на сегодняшний момент адгезивные вещества, используемые в медицине, страдают от одной из двух проблем: они либо плохо склеивают, либо склеивают так сильно, что не позволяют делать никаких корректировок – довольно опасное свойство при операции на сердце.
Итого — перед исследователями стояла задача: разработать нетоксичный, сильный (но не слишком сильный) клей, работающий на мокрой поверхности. Где искать такое вещество? Конечно, в насекомых.
Насекомые обладают потрясающей способностью удерживаться на любых поверхностях – возникает ощущение, что законы гравитации для них в принципе не работают. Та же способность характерна и для многих моллюсков – например, слизней.
Вопрос о «липкости» беспозвоночных – например, муравьёв – исследуется давно. Учёные из Гарвардской медицинской школы решили взять вещества, выделяемые лапками насекомых, за основу своего нового клея.
Как и большинство клеев, разработанный учёными «сердечный клей» является полимером, то есть длинной молекулой, состоящей из повторяющихся звеньев. В неполимеризованном виде отдельные звенья формируют жидкое или гелеобразное вещество. При полимеризации они объединяются в цепочки, и клей застывает.
Получившееся вещество действительно производит ощущение чудодейственного. Оно нетоксично, не смывается кровью, отталкивает воду, эластично, выдерживает мощное давление, не вызывает отмирания прилежащих тканей и постепенно расщепляется организмом с образованием веществ, идентичных натуральным. Действительно, природа – лучший инженер. Работая с ней рука об руку, можно добиться феноменальных результатов.
Энтомологическая инженерия
Насекомые – одна из самых успешных групп животных на планете. Их разнообразие представлено миллионом видов – это больше половины вообще всех видов живых существ, описанных на сегодняшний день. В ходе своей эволюции насекомые хитроумно приспособились к такому количеству экологических ниш и тяжёлых природных условий, что энтомология, похоже, должна входить в курс любой инженерной специальности.
Насекомые летают со скоростями, эквивалентными сотням километров в час в пересчёте на человеческие размеры (этот пересчёт сложнее, чем простая пропорция, но даже с учётом всех поправок самая последняя муха даст серьёзную фору Усейну Болту). Они постоянно покрыты прочными биодоспехами хитинового панциря. Они обладают ротовыми аппаратами, которым позавидовали бы монстры из фильмов ужасов. Они умеют превращаться из одного животного в другое – на стадии куколки гусеница не просто отращивает крылья, а чуть ли не полностью растворяется до отдельных групп клеток!
В отличие от «обычных» глаз, глаза насекомых состоят из сотен (иногда – до десятков тысяч, как, например, у богомолов) «мини-глаз», или омматидиев. Это даёт глазам насекомых огромный угол обзора и бесконечную глубину резкости. Кроме того, насекомые добились феноменальных успехов в миниатюризации получившихся «видеокамер» – до таких масштабов при сохранении качества изображения нам пока далеко, но упомянутый «насекомоподобный» проект – серьёзный шаг вперёд.
Интерес к крыльям насекомых не исчерпывается их аэродинамическими свойствами. Компания Qualcomm, например, производит светоотражающий дисплей Mirasol, устроенный по принципу чешуек на крыльях бабочки. Это позволяет сохранить яркость цветного изображения даже при дневном свете, одновременно многократно сокращая энергопотребление.
Другая способность, в которой насекомым нет равных, – это их умение приспосабливаться к засушливым условиям. Например, поверхность панциря пустынного африканского жука Onymacris unguicularis устроена таким образом, что позволяет ему «привлекать росу», собирая влагу из утреннего воздуха. Этот принцип взят за основу разработчиками конденсаторов, предназначенных для получения воды из воздуха в засушливых районах планеты.
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции
