Морской огурец поможет электродам размякать в мозге
Далеко не всем хотелось бы стать морскими огурцами. Мол, что это за судьбу? Но не спешите высказывать отвращение и пренебрежение к иглокожим беспозвоночным.
Эти создания, думается, хорошо помогли людям. Осталось лишь верно воспользоваться их помощью — и всем нам не так долго осталось ждать просто не хватит слов признательности в их адрес.
Огурчики. Огуречики…
Морские огурцы (они же морские кубышки, они же голотурии) относятся к классу беспозвоночных типа иглокожих. Они чем-то похожи на громадных червяков — и по виду, и наощупь. (Вы когда-нибудь щупали червяка?
Пощупайте!) В общем, как может показаться, совсем беззащитные твари.
В случае если же морской огурец попадает в страшную обстановку, он скоро обзаводится необычной защитой: его поверхность мгновенно затвердевает, становясь как бы бронированной. Как говорят биологи, твёрдость шкуры снабжают бессчётные коллагеновые волокна, находящиеся в неё.
Морской огурец крадётся в зарослях чего-то также морского.
Жёсткость материала это создание обучилось осуществлять контроль много миллионов лет назад. Человечество же снова немного задержалось.
Ну ничего — лучше поздно, чем ни при каких обстоятельствах (фото F. Carpenter).
В отличие от подобных волокон, упрочивающих, к примеру, кожу у современных акул (и усиливавших её у ихтиозавров), волокна у голотурий находятся в мягких тканей, исходя из этого фактически не защищают. Но это в случае если ничего не угрожает.
В то время, когда же огурцу не известно почему делается страшно, в его организме вырабатывается особенное вещество, которое заставляет эти самые мягкие ткани временно затвердевать, и они (будучи к тому же снабжёнными упомянутыми волокнами) становятся весьма твёрдыми. В итоге получается морской огурец в панцире, а никакой не дряблый червяк.
И вот учёные — медики, биологи и химики — из исследовательского коллектива медицинского центра Кливлендского совета ветеранов Луи Стокса (Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center — DVA) и университета Кейс Вестерн Резерв (Case Western Reserve University — CWRU) нежданно осознали: в данной тактике что-то имеется. Что же?
Волокна целлюлозы в переключающемся полимере при большем повышении (фото CWRU).
Они отыскали в памяти, что передовая нейрохирургия всегда сталкивается с тем, что электроды, внедрённые в мозг, повреждают ткани. Причём разрушение происходит не только в момент введения электрода, но и при его нахождении в мозге.
Сделать с этим ничего запрещено, поскольку на данный момент электроды железные, но кроме того в случае если их изготавливать из более мягких материалов, они всё равняется будут травмировать. А также в случае если это не вредит нервной совокупности, то мешает работе самого электрода: в месте его внедрения образуется рубцовая ткань, которая ухудшает контакт.
Вследствие этого спустя какое-то время мозг начинает хуже принимать импульсы от внешней аппаратуры (с данной бедой медики столкнулись на протяжении опробований мозгового сенсора-имплантата, «подслушивающего» человеческие мысли).
Кливлендские спецы осознали, что совладать с проблемой окажет помощь биомиметическая (другими словами подражающая живой природе) стратегия. По их мысли, для электродов необходимо применять материал, что будет, как и надеется, «втыкаться» в кору мозга, а позже размягчаться.
И данный материал они создали, опираясь на знания о структуре кожи морского огурца.
1 — схематическое изображение нановолокон в новом полимере, расположенных приблизительно равно как и коллагеновые волокна в коже голотурий.
2 — данный фрагмент условно говорит о том, что в твёрдом состоянии материал не смотря на то, что и эластичный, но его волокна прочно держатся приятель за приятеля. 3 — при попадании воды она действует как смазка, волокна начинают скользить относительно друг друга, и в конечном результате это выражается в том, что материал делается мягче — приблизительно в тысячу раз (иллюстрация Science).
Как возможно определить из их статьи, вышедшей в издании Science, полимер, созданный учёными, в простом состоянии по твёрдости напоминает пластик, из которого делают компакт-диски. В другом состоянии он сравним с мягкой резиной.
Дабы уменьшить твёрдость материала, необходимо всего лишь опустить его в очищенную воду. Полезно то, что «переключение» между этими состояниями происходит достаточно скоро.
Но, как говорится, лучше один раз заметить (файл MPG, 5,84 мегабайта). Поясним: в этом ролике некоторый чёрный кусочек некоего вещества употребляется как эталон твёрдости (это как бы мозг), а прозрачный — и имеется новый полимер.
Тут «переключение» продолжается порядка 15 мин.; температура воды — 37° по шкале Цельсия.
Главная часть исследовательской бригады из кливлендских университетов — DVA и CWRU. Слева направо: Джеффри Кападона (Jeffrey R. Capadona), Стюарт Роуэн (Stuart Rowan), Кристоф Уэдер (Christoph Weder), Дастин Тайлер (Dustin Tyler).
Ну что такое — снова мы не смогли как направляться зарифмовать их имена, вот досада! (фото с сайта blog.case.edu).
В действительности, вероятнее, ничего в воду окунать не будет необходимо: организм содержит хватает жидкости, которая замечательно размягчит электрод на базе полимера. А при нейрохирургических операций её роль сможет сыграть спинномозговая жидкость.
В конце прошлого года этими же и некоторыми вторыми исследователями из Кливленда в издании Nature Nanotechnology была опубликована статья о втором полимере (его микроскопический снимок именно и помещён на обложке), мысль которого стала базой для концепции нового «голотурного» материала (иллюстрация с сайта nature.com).
Один из авторов разработки, аспирант CWRU Кадхираван Шанмуганатан (Kadhiravan Shanmuganathan), увидел, что вещество фактически не разбухает, соответственно, не будет причинять неудобств при применении.
Увы, создатели нового полимера ничего не поведали о том, какова электропроводность их материала. Она так как должна быть высокой, потому что электрод на то и нужен, чтобы проводить ток.
Само собой разумеется, возможно кусочек для того чтобы полимера, с засунутыми вовнутрь узкими железными проводками (каковые, в принципе, мягкие сами по себе). Возможно применять и бактериальные провода, но это уже совсем фантастика.
Но, это уже вопросы использования на практике, до которого до тех пор пока весьма на большом растоянии.
В случае если электроды в итоге сделать не окажется, то будет, само собой разумеется, жалко, но не весьма. Так как кое-какие виды морских огурцов — трепанги — достаточно вкусные. Основное — прекрасно приготовить.
И линия с ней, с биомиметикой, в самом-то деле!..
