Двухслойная, полностью биосовместимая структура из белковых нитей эластина способна сокращаться, расходуя химическую энергию, и снова принимать исходную форму.
Ученые из Фрайбургского университета в Германии создали искусственную мышцу из эластина — распространенного белка животных. Она способна сокращаться под влиянием температуры и кислотности среды и полностью биосовместима. Теоретически в будущем такие мускулы могут найти применение в регенеративной медицине, восстанавливая фрагменты безвозвратно утраченных тканей. Об этом Стефан Шиллер (Stefan Schiller) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в журнале Advanced Intelligent Systems.
Эластин — фибриллярный, напоминающий длинные нити белок, входящий в состав соединительной ткани. Он формирует межклеточный каркас, который поддерживает клеточные структуры, направляет их рост и миграции отдельных клеток. Именно эластин придает упругость коже, стенкам сосудов, мочевого пузыря и другим тканям. Ученые из Фрайбурга слегка изменили аминокислотную последовательность эластина, получив две схожие молекулы, одна из которых реагирует на кислотность (рН) среды, а другая — на температуру; с помощью фотохимических реакций обе цепочки сшили в двухслойную структуру.
В присутствии химического источника энергии (в этом случае — сульфита натрия) такие белки способны обратимо менять свою структуру. Следуя за колебаниями рН, один из них сокращается и растягивается снова, заставляя всю такую мышцу то изгибаться, то принимать исходную форму, превращая химическую энергию в механическое движение. Дополнительным температурным воздействием эти колебания можно «включать» и «выключать», обеспечивая искусственной мышце «эффект памяти».
По мнению ученых, в будущем удастся создать аналоги этой системы, способной реагировать и на прочие стимулы внешней среды, а также использовать другие химические соединения как источники энергии. Программируемые мускулы могут найти применение не только в медицине, но и робототехнике. Ну а пока разработчики машин экспериментируют с целыми живыми мышечными клетками, приводя свои устройства в движение.
