Ученые создали вещество, имитирующее движения мышц и костей человека

Группа химиков с помощью цифрового моделирования создала чувствительный материал, который способен имитировать хватательные движения человеческой руки и движения ползущей улитки. С текстом работ можно ознакомиться в журнале Soft Matter, а также в журнале Angewandte Chemie.

В ходе исследования необходимо было создать материал, способный воспроизводить движения костей и мышц человека. Для этого группа химиков из Питтсбургского университета и Университета Клемсона в Южной Каролине с помощью цифрового моделирования создала чувствительный композитный материал. В его состав входит гель и фоточувствительные волокна. Гель создан из термочувствительного полимера полиизопропиламида, который сжимается, когда достигает критической температуры растворения. Волокна, в свою очередь, состоят из хромофоров (цветообразующих групп в молекуле красителя) спиробензопирана, которые растягивают конечные области вещества в полимерной сетке. Таким образом, тепло заставляет гель в веществе сжиматься, в то время как свет, направленный на него, стягивает волокна. В итоге ученые получили материал, способный воспроизводить движения пальцев человеческой руки.

Другая международная группа экспертов, в которую вошли исследователи из Китайского университета горного дела и технологий, изучила вещества, способные воспроизводить движения улитки. С помощью аналогичного компьютерного моделирования авторы работы изучили волнообразные движения, которые совершают земляные черви и улитки, и световыми импульсами заставили фоточувствительный гель воспроизводить подобные движения.

Таким образом, первой группе ученых удалось создать вещество, имитирующее скелетно-мышечные движения человека. Ученые управляли отдельными волокнами в полученной модели, что позволило воспроизвести хватательные движения — такие же может делать человеческая рука. Во втором исследовании, также с помощью света, ученым удалось управлять гелем и, при его движении, направлять вещество в различные стороны. По словам авторов работ, 3D-принтеры помогут воплотить подобные разработки в жизнь и применять их в самых разных областях.