Привычные нам красители-пигменты дают цвет, отражая оптические волны определенной длины и поглощая остальные. В отличие от них, структурная окраска создается не отдельными молекулами, а микроскопическими элементами сложной поверхности. Так окрашены крылья бабочки или хвост павлина. Этот же эффект придает яркие цвета «биогибридному» материалу, который разработали ученые Юго-Восточного университета в китайском Нанкине.
Идею для своей работы Юаньцзинь Чжао (Yuanjin Zhao) и его соавторы подсмотрели у другого естественного «метаматериала», который сообщает изменчивую окраску коже хамелеона. Она содержит множество крошечных кристаллов, а животное может регулировать расстояние между ними, то сводя ближе, то разводя, при этом меняя длину волны, которая отражается и создает цвет данного участка кожи.
В статье, опубликованной в журнале Science Robotics, ученые описали сходную искусственную систему. Для этого они использовали матрицу из биосовместимого гидрогеля, поры которого заполнены отражающими свет наночастицами. На этой основе вырастили клеточную культуру клеток сердечной мышцы (кардиомиоцитов) крысы. Синхронные сокращения клеток деформировали тонкую полоску геля, меняя расположение наночастиц и заставляя материал переходить от одной структурной окраски к другой.
Стоит заметить, что новая работа интересна не только красивой картинкой. Такой «биогибридный» материал позволяет точно и наглядно визуализировать работу сокращающихся клеток и, возможно, в будущем облегчит многие научные эксперименты, изучение и создание новых лекарств. На эту возможность указали и сами авторы, продемонстрировав, как ритм сокращений их материала ускоряется при добавлении изопреналина — действующего вещества многих популярных сердечно-сосудистых препаратов.
Наука
Роман Фишман
