Гидрогель, из которого можно сделать искусственные мышцы, средства доставки лекарств, накопители жидкости и множество других полезных вещей, создали ученые Университета Нагоя и Токийского университета (Япония). Уникальные свойства гидрогелю придают особые скользящие петли в его структуре.

Новый тип гидрогеля эффективно впитывает воду, хорошо растягивается и противостоит разрезанию ножом. При этом в его основе лежит обычный гидрогель, который применяется для изготовления электродов. Разработка имеет очень большой потенциал, поскольку гидрогели уже давно считаются одним из самых перспективных материалов в области биотехнологий, аэрокосмической отрасли и робототехники.

Разработка японцев особенно важна потому, что за несколько десятилетий изучения гидрогелей их перспективность не вышла за рамки лабораторных опытов. Да, в перспективе полимеры, насыщенные водой, могут применяться для доставки лекарств, в качестве накопителей жидкостей и газов, каркасов для живых клеток и т.д. Однако до сих пор самые ценные лабораторные образцы не подходили для коммерциализации из-за своей непрочности. Лишь немногие гидрогели внедрены в промышленное производство, например,  в процесс изготовления электродов для физиотерапевтических приборов.

Новый гидрогель имеет особую структуру: молекулы пропионовой кислоты могут скользить через отверстия в форме восьмерки, которые образуются «швами» на стыке полимеров. Эти швы играют роль своеобразных шкивов, которые минимизируют нагрузку на полимерную сеть. Таким образом, гидрогель легко выдерживает растяжение, сжатие и даже надавливание острым предметом. Кроме того, он может поглощать большие объемы воды, становясь в 620 раз тяжелее. Это свойство можно использовать, например, для накопления воды в засушливых регионах или создания питательной среды для культивирования живых клеток.

Но главное ― с помощью регулирования рН-фактора можно управлять реакцией гидрогеля на температуру, заставляя его сжиматься сильнее или слабее при определенной температуре окружающей среды. Таким образом, констатирует «Nature Communications», гидрогель можно применять в искусственных мышцах. Для протезов,  экзоскелетов и роботов это был бы практически идеальный вариант: нетравматичный, прозрачный и дешевый.