Революционный метод склеивания гелей и биологических тканей

Источник: phys.org

Гелями называют материалы, состоящие из жидкости (к примеру, воды), диспергированной в молекулярной сети, придающей им прочность. Примеры гелей можно найти повсюду — это и желейные десерты, и контактные линзы, и поглощающий материал детских подгузников. Многие биологические ткани (кожа, мышцы, стенки внутренних органов) имеют большое сходство с гелями. И до сих пор не было полностью удовлетворительного метода склеивания этих мягких, скользких и наполненных жидкостью материалов. Для обычных клеев, состоящих из полимеров, это было невыполнимой задачей. Теперь команда французских исследователей из Национального центра научных исследований (CNRS), Высшей школы промышленной физики и химии Парижа (ESPCI ParisTech) и Университета Пьера и Марии Кюри представила новую технологию склеивания гелей.

Ученые под руководством Людвига Лейблера и Альбы Марчелана сумели обеспечить прочное сцепление между двумя гелями, разместив на их поверхностях раствор, содержащий наночастицы диоксида кремния. Наночастицы раствора связываются с молекулярной сетью геля — происходит явление, известное как адсорбция. В то же время, молекулярная сеть связывает частицы между собой. Таким образом, наночастицы образуют бесчисленные соединения между двумя гелями. Новая технология уже была проверена экспериментально, с различными образцами гелей, а также с биологическими тканями (кусками печени теленка). Процесс адгезии занимает всего несколько секунд, не требует добавления полимеров и не связан с какой-либо химической реакцией.

Водный раствор наночастиц диоксида кремния (широко распространенного и доступного материала) способен склеивать любые типы гелей, даже если они представлены разными химическими структурами и обладают различными механическими свойствами. Адгезия является достаточно прочной — место соединения часто выдерживает большую деформацию, чем сам гель. Кроме того, оно устойчиво к воде. Вместо наночастиц кремнезема можно использовать и другие материалы с похожими свойствами — нанокристаллы целлюлозы или углеродные нанотрубки. Исследование французских ученых открывает новые перспективы в развитии медицины и ветеринарии. С помощью нового клея можно будет соединять кожу и стенки органов после травм или хирургических операций. Также технология представляет интерес для производителей протезов, медицинских приборов, для пищевой и косметической промышленности.