Немецкие физики занялись феноменом сморщенной кожи

Двое физиков, профессор Роланд Рот из Тюбингенского университета и доктор Майфанви Эванс, работающий в Эрлангене, объяснили одно из самых удивительных свойств человеческой кожи в своей недавней статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Внешний слой нашей кожи впитывает в себя воду, распухает и начинает топорщиться. Когда же кожа высыхает, эпидермис обретает прежнюю эластичность.

Этот слой состоит из мертвых клеток, скрепленных вместе подобно кирпичикам. Клетки заполнены сетью волокон из кератина. Кератиновые сети формируют трехмерную решетку, которая может расширяться до пяти раз при растягивании.  

^{Модель, демонстрирующая изменения энергии системы при расширении или сокращении трехмерной решетки}

^©Evans/Roth

Эвансу и Роту удалось показать, каким образом кератиновые структуры позволяют клеткам распухать, а затем вновь спадать. Ученые разработали модель, которая наглядно демонстрирует изменения энергии системы при расширении или сокращении трехмерной решетки.

Вначале физики рассчитали способность волокон к абсорбированию воды. При этом процессе энергия системы уменьшается. Это означает, что структура стремится к расширению и поглощению жидкости.  
 

Но какая сила заставляет клетки кожи затем вновь сжиматься? Ученым удалось доказать, что напряжение, которое появилось в растянутых волокнах, создает необходимое сопротивление.

Наличие этих двух противодействующих друг другу сил, таким образом, обеспечивает способность человеческой кожи поглощать лишь ограниченное количество жидкости, а затем возвращаться в исходное состояние.

Особую роль при этом процессе играет сама геометрия кератиновой решетки, которая и обеспечивает переход системы из одного состояния в другое.

Ученые надеются, что их работа поможет в разработке новых методов лечения ряда кожных заболеваний, а также даст толчок к созданию новых искусственных материалов, обладающих уникальными свойствами человеческой кожи.