Из глицина сделали гибкий материал для будущих датчиков
В Стэнфорде решили проблему, которая мешала использовать обычную аминокислоту в биоэлектронике.
Глицин знаком многим как название аптечного препарата, хотя прежде всего это простейшая аминокислота, входящая в состав белков. Исследователи Стэнфордского университета нашли ей другое применение: создали на её основе гибкую пьезоэлектрическую плёнку. Результаты опубликованы 17 сентября в журнале Advanced Functional Materials.
Пьезоэлектрический материал при сжатии или изгибе создаёт электрический сигнал. На таком принципе могут работать датчики давления и движения. Для медицинских устройств особенно привлекательны вещества, которые после выполнения задачи способны разлагаться, не требуя извлечения прибора хирургическим путём. Но совместимость конкретного изделия с организмом ещё нужно доказать.
У глицина обнаружилась неприятная особенность. Его кристаллы в нужной для пьезоэлектричества форме нестабильны, а при контакте с водой могут разрушаться буквально за секунды. В организме, где повсюду присутствует влага, такой датчик быстро перестал бы работать. К тому же сам кристалл слишком жёсткий для мягких тканей.
Команда профессора Вивиан Фейг решила сразу две задачи. Учёные сформировали кристаллы нужной структуры с помощью электрического поля, добавили стабилизирующие молекулы метионина и распределили их в мягком водоотталкивающем биоразлагаемом полимере. Получилась гибкая композитная плёнка, в которой частицы глицина сохраняют ориентацию и чувствительность к механическому воздействию.
Главный результат — устойчивость. В опытах материал сохранял пьезоэлектрические свойства после 60 дней пребывания в водной среде. «Наш организм умеет расщеплять глицин, и он дешёвый и доступный», — объясняет Фейг. А первый автор исследования Чжоминь Чжан назвал преодоление проблемы стабильности «огромным шагом» к практическим устройствам.
Плёнку уже продемонстрировали на поверхности листа растения: она повторяет его изгибы. В перспективе подобные материалы могут использоваться для послеоперационного наблюдения, регистрации движения тканей или экологических измерений. Но это пока лабораторная разработка, а не одобренный имплант. Авторам ещё предстоит испытать её при температуре тела и разной кислотности среды.
СОВЕТ ОТ РЕДАКЦИИ
Если речь идёт об имплантируемом датчике, важны не только чувствительность и гибкость, но и подтверждённая безопасность материала в организме. Испытания в воде — заметный этап разработки, но не замена медицинских исследований.
Фото: редакция ИЗНАНКИ.
