Российские ученые изучили биомеханические свойства человеческой кожи
По данным ВОЗ, ожоги занимают третье место по частоте среди прочих травм. В России ежегодно регистрируют более 800 тысяч таких случаев. При глубоких повреждениях один из способов восстановления — трансплантация кожи. Такую операцию проводят при травмах и ранениях, удалении опухолей и в косметических целях. Лечение, разработка и подбор подходящих материалов для замены тканей кожи требуют детального изучения ее биомеханических характеристик. Ученые Российского университета медицины, НИИ нормальной физиологии имени П. К. Анохина, Пермского Политеха и ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера провели исследование свойств кожи человека и существующих моделей для их описания. Это позволит разработать более эффективные методы лечения и трансплантации.
Исследования опубликованы в «Российском журнале биомеханики». Исследование выполнено при финансовой поддержке Правительства Пермского края в рамках научного проекта «Разработка бионического протеза уха на основе интеллектуальных и медицинских 3D-технологий» и реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Кожа – первая линия защиты нашего тела от внешней среды. Она контролирует многие виды обмена между нашим внутренним и внешним миром. Общая поверхность кожи у взрослого человека составляет до двух квадратных метров, а объем – примерно 1/7 часть от всего тела.
Ученые Российского университета медицины, НИИ им. П.К. Анохина, Пермского Политеха и ПГМУ им. академика Е.А. Вагнера провели исследование по определению параметров биомеханических свойств кожи человека. Для этого использовали данные механических испытаний образцов на растяжение, а затем сравнивали полученные результаты с различными математическими моделями, чтобы выявить наиболее точную из них.
«Мы использовали образцы кожи спины семи пациентов – трех мужчин и четырех женщин, в возрасте 89±6 лет без сопутствующих прижизненных заболеваний. Эксперименты на растяжение проводились на универсальной машине для механических испытаний. Образцы зажимались с помощью специально разработанных противоскользящих захватов. Кожу вырезали из тела скальпелем. Каждый экземпляр имел эпидермис, а подлежащую жировую ткань удаляли. Толщина подготовленной кожи в среднем составляла 2,56 миллиметров», – поделился доктор медицинских наук, заведующий кафедрой цифровой стоматологии Российского университета медицины, профессор Сергей Арутюнов.
«Испытывали образцы нескольких типов относительно линий Лангера. Это естественные линии на коже, которые отражают направление ориентации коллагеновых волокон в дерме. Наиболее «мягкими» по параметрам оказались образцы тканей, вырезанные из кожного покрова перпендикулярно линиям Лангера. Больший модуль упругости продемонстрировали образцы, расположенные косо к таким линиям. При тестировании оказалось, что кожа «жестче» параллельно им по сравнению с поперечным направлением в 3,5 раза. Таким образом упругие свойства тканей кожи спины человека, исследованные in vitro, неоднородны и анизотропны», – дополнил кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха Владислав Никитин.
Важным этапом исследования было сравнение существующих моделей для описания поведения кожи и установление различных параметров, которые входят в них. Ученые проанализировали два типа моделей: упругие и гиперупругие.
«В упругих моделях мы рассмотрели экспоненциальную, линейную и билинейную с двумя модулями. Наименьшее отклонение от экспериментальных значений имеет экспоненциальная независимо от локализации образцов и их направленности. Поскольку в организме человека большинство мягких тканей считаются гиперупругими, мы также исследовали модели этого класса. Для оценки механического поведения кожной ткани лучше всего подошли полиномиальная и модель Веронда–Вестманн», – рассказал доктор биологических наук, профессор кафедры нормальной физиологии и медицинской физики Российского университета медицины Сергей Муслов.
Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами изучили свойства кожи человека, получили параметры для различных математических моделей и установили, какие из них лучше описывают поведение материала.
«Полученные результаты станут ключом к разработке эффективных методов лечения поврежденных тканей организма при различных травмах и заболеваниях. А также будут использованы при создании новых типов и модификаций силиконовых материалов для изготовления протезов, отвечающих требованиям естественности и функциональности», – поделилась Наталия Асташина, доктор медицинских наук, заведующая кафедрой ортопедической стоматологии ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера.
Telegram 
Дзен 
VK Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Современные авиационные материалы должны быть легкими и сверхпрочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Для этого в основной металл добавляют другие металлы — их называют легирующими элементами. Они помогают создать сложную внутреннюю структуру: микроскопические кристаллы (зерна), границы между ними и мелкие включения. Именно эти включения могут значительно повысить прочность сплава. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая показывает, как такие частицы влияют на поведение материала и внутри зерен, и на их границах. Реакция сплава на экстремальные нагрузки зависит от того, как расположены элементы структуры, а также от размера и состава включений. Модель поможет ускорить разработку новых сплавов: инженеры смогут заранее, на этапе проектирования, оценивать поведение материала и подбирать структуру, которая обеспечит нужные прочность, пластичность и долговечность.
Шведские и испанские биологи выяснили, что жизненный цикл красношейных козодоев строго подчиняется фазам Луны. В полнолуние эти ночные птицы активно охотятся и набирают вес, а в темные ночи новолуния сталкиваются с дефицитом энергии и впадают в легкое оцепенение. Колебания освещенности управляют не только ежедневным метаболизмом птиц, но и датами сезонных миграций и размножения.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно