Новый метод проверки полимеров ускорит создание безопасных искусственных тканей
Ученые Курчатовского института создали установку, которая позволяет изучать свойства материалов — например, полимеров для искусственных органов — под нагрузкой прямо внутри электронного микроскопа, даже в условиях, близких к естественной среде (без высушивания образцов). Это помогает точнее анализировать, как материалы взаимодействуют с живыми клетками при растяжении и сжатии.
Один из трендов современной науки — разработка и улучшение технологии создания искусственных органов и тканей. Для этого необходимы абсолютно новые материалы, которые можно использовать для разработки полимерных матриксов. Такие матриксы служат основой, на которую высаживают живые клетки, чтобы они могли расти и развиваться, формируя ткани. Но как проверить, насколько прочными, упругими и биосовместимыми будут такие материалы?
Для измерения физико-механических свойств материалов и их поведения под нагрузкой ученые используют специальные испытательные установки. С их помощью можно выяснить, как материал реагирует на растяжение и сжатие, что помогает понять его свойства и поведение при определенных нагрузках. В НИЦ «Курчатовский институт» разработали уникальную установку, которая позволяет проводить такие испытания прямо в камере растрового электронного микроскопа (РЭМ) в режиме естественной среды, in situ.
— Главная причина создания установки для РЭМ — визуализация поверхности образцов во время механических нагрузок. Установка важна для того, чтобы видеть взаимодействие клеток с поверхностью образца во время механических нагрузок при сжатии и растяжении. Однако для работы в РЭМ необходимо создать особые условия. Источник сигнала в таком микроскопе — поток электронов, позволяющий собирать информацию с поверхности образца различными детекторами обратно-рассеянных и вторичных электронов.
Поэтому в камере электронного микроскопа обычно поддерживается высокий вакуум, иначе сигнал будет пропадать при столкновении электронов с газом по пути к образцу и от образца к детекторам. Кроме того, из-за низкого давления в камере РЭМ органические образцы нужно заранее обезвоживать специальными методами, чтобы избежать повреждения их поверхности из-за резкого перепада давления. Также образцы, не проводящие электрический ток, покрывают тонким слоем золота или углерода, чтобы не дать их поверхности зарядиться от электронов первичного пучка и начать отклонять их от исследуемой области.
Таким образом, для исследования живых клеток и влажных образцов необходим специальный режим естественной среды, при котором образец охлаждается до 10°C, а давление в камере опускается до около 1200 Па, что позволяет достигнуть 100% влажности водяных паров у поверхности образца и сохранить его в нативном состоянии в течение примерно получаса, — рассказал Тимофей Пацаев, младший научный сотрудник Ресурсного центра зондовой и электронной микроскопии НИЦ «Курчатовский институт».
Новая установка позволяет изучать механические свойства материалов как в режиме высокого вакуума, так и в режиме естественной среды без необходимости дополнительной пробоподготовки. Это особенно важно при исследовании биологических объектов — клеток и тканей, которые сохраняют свою естественную структуру в ходе изучения.
С помощью новой установки ученые исследовали нетканые и губчатые образцы из поли-L-лактида — полимера, который используют для создания искусственных органов. Они выяснили, как эти материалы реагируют на растяжение и сжатие, как меняется структура полимеров при их разрушении в специальных условиях.
Визуализация образцов на микроуровне при использовании РЭМ одновременно с получением механических данных с помощью разработанной установки в режиме естественной среды позволит ученым изучать новые материалы с высокой точностью, в условиях, максимально приближенных к реальным. Это открывает новые возможности для создания более эффективных и безопасных материалов для искусственных органов и тканей.
Результаты работы опубликованы в журнале «Приборы и техника эксперимента».
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Ученые выяснили, что скорость и связность речи у человеческих младенцев и певчих птиц зависят не только от физических тренировок, но и от социального одобрения. Оказалось, и дети, и птенцы начинают произносить звуки быстрее, если взрослые реагируют на их попытки общаться. Исследование доказывает, что эволюция сложных форм коммуникации строится на поиске социальной отдачи.
Вопрос формирования первых континентов на Земле до сих пор вызывает научные дискуссии. Исследование состава древнейших известных минералов, сохранившихся в архейских магматических горных породах Австралии, стало новым подтверждением того, что континенты появились в результате субдукции 3,5 миллиарда лет назад.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
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.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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