От настоящих не отличить: В Китае создают бионические протезы из «живого металла»
Китайские ученые стирают границу между живой и неживой материей. В лаборатории создали «живой» металл, который можно использовать для протезирования. Например, для замены сердечных клапанов или суставов. Бионический протез будет вечным — он никогда не заболит, не воспалится и не сломается.
Голема вырастят не из глины, а из молекулярного раствора
Человек всегда пытался сымитировать биологические ткани. Вспомните хотя бы деревянную ногу у пирата Джона Силвера, крюк вместо руки у Капитана Крюка или стеклянный глаз у детектива Коломбо.
Все это, конечно, примитивные поделки. И близко повторить биологические ткани в лаборатории невозможно. По крайней мере, пока. У биологических тканей есть главное преимущество над неживой материей — это биоритмы: альвеолярное дыхание, периодические разряды нервных тканей, сердечный пульс.
Ученые сейчас пытаются вырастить биологические ткани «в пробирке». Например, из стволовых клеток. Пытаются даже создать самовоспроизводящихся роботов из живых клеток.
Есть и новоявленные алхимики, которые мечтают вырастить живые существа из неорганической материи (вроде Голема из глины). Для этого придумывают специальные белковые и силиконовые растворы. правда, пока что все эксперименты были далеки от совершенства.
Прорыв совершила команда китайских ученых из Технического института физики и химии Академии наук Китая и Университета Цинхуа во главе с профессором Лю Цзин. Основа придуманного им жидкого металла — алюминий.
Команда куверена: придуманный им жидкий металл станет отправной точкой для синтеза живой и неживой материи. Именно об этом исследователи пишут в научной статье в журнале Matter.
Частицы алюминия станут хранилищами «биологической энергии»
Биоритмы в организме возможны за счет водной среды. Именно вода — это обеспечивают необходимую среду для развития жизни и также участвуют в различных физиологических действиях, таких как обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой.
Правда, все исследователи, которые пытались вырастить искусственные биоткани, забывали про воду. Все искусственные ткани, которые придумывали в лаборатории, были без единого признака живой материи. Как, например, сверхпрочные нити у хирурга или искусственная кожа после ожогов. Такие имплантаты человеческий организм со временем просто «растворяет» и заменяет собственными тканями.
А вот команда профессора Лю Цзина, наоборот, сделала упор именно на биологические жидкости. Правда, вместо воды они использовали специальный электрохимический раствор.
В таком растворе находятся микроскопические частицы жидких металлов. Ученые убедились, что такой жидкий металл тоже имеет физиологические ритмы, в зависимости от биоэлектрических сигналов. Электричество меняет свойства молекулы: у атомов металла меняется степень окисления, а вместе с ней и биохимические свойства. Точно так же устроены и все процессы в нашем организме.
Например, вся энергия в нашем теле «запасается» в виде молекул АТФ: она то присоединяет к себе «лишние» электроны и протоны, то отдает их. И так миллиарды циклов. Такой износостойкости позавидовал бы любой мотор, созданный человеком. И создавая молекулы жидкого металла, китайские ученые также вдохновлялись АТФ.
Внутренние органы напечатают на 3D-принтерах с золотым напылением
С помощью жидкого металла можно воссоздать в лаборатории искусственную мышцу. Она будет проводить ток и в ответ сокращаться, как живая. Правда, чтобы перейти от первых опытов в лаборатории до промышленного изготовления протезов, должны пройти еще годы.
Китайские ученые полны оптимизма. Они уже «научили» жидкие металлы расти. Если пропустить через специальный раствор биоэлектрические импульсы, то растворенные частицы металла начнут «собираться», как конструктор. Это похоже на рост и размножение клеток живого организма.
Причем металлическим частицам можно придать абсолютно любую форму по желанию. Вырастить в пробирке, например, искусственный клапан сердца для пациента с сердечным пороком. Или сделать искусственную мышцу для человека, пострадавшего в аварии.
Если обрабатывать раствор разными сигналами, то можно имитировать разные физиологические процессы — от сердечного ритма до дыхания. Соответственно, один и тот же жидкий металл можно «научить» быть разными тканями — сердечной, нервной, кровеносной. А затем с помощью 3D-принтера печатать уже готовые внутренние органы.
Для этого создается гибкий каркас из биополимеров, внутри которого находятся специальные нанометки из инертных частиц (то есть не вызывающих отторжение организма). Например, из золота. Эти нанометки будут точками крепления белковых фрагментов, которые станут якорями для частиц жидкого металла.
Правда, это прогресс не ближайшего будущего. Зато впереди инженеров ждут уникальные разработки. Например, полностью искусственное сердце или легкие. Можно будет в лаборатории вырастить копию человеческого мозга, вдохнув в него искусственный интеллект. А в конечном итоге можно создавать киборгов, подобных терминаторам.