Кожа — наружный покров организма человека, защищающий тело от широкого спектра внешних воздействий, участвующий в терморегуляции, обменных и многих других процессах, происходящих в человеческом организме. Кроме того, кожа является самым большим человеческим органом чувств, дающим нам возможность ощущать и познавать окружающий нас мир посредством осязания. Но именно в силу своих защитных функций и больших размеров, кожа, как орган чувств, наиболее подвержена всякого рода неблагоприятным воздействиям, начиная от изменений ее структуры в виде различных заболеваний и кончая полным разрушением при травмах, наиболее распространенными из которых являются ожоги. И тут встает вопрос о восстановлении кожи или восстановлении ее функций. Одним из вариантов решения этой проблемы является создание искусственной и синтетической кожи, в получении которых не последнюю роль играют и нанотехнологии.

Стоит отметить, что искусственная и синтетическая кожа – понятия разные. Различие проистекает из общего определения искусственных и синтетических материалов. Искусственные материалы – это материалы, основу которых составляют природные вещества, то есть вещества, уже созданные природой. Человек сам их не создает, а лишь по другому «упаковывает» в готовое изделие, получая при этом материалы с новыми свойствами. Синтетические же материалы создаются человеком из веществ, созданных им самим, в природе не существующих. Примерами могут служить вискоза – искусственный шелк, получаемый из целлюлозы, и капрон – синтетическое волокно, получаемое из синтезированного человеком полимера.

Искусственная кожа.

Если обратиться к коже, то примером получения искусственной кожи является разработка ученых из университета Гранады (Глобалист), которые создали искусственную человеческую кожу при помощи тканевой инженерии на основе арагозо-фибринного биоматериала. Искусственная кожа была привита мышам и показала оптимальные результаты в плане развития, мейоза и функциональности. Это открытие позволит найти ей клиническое применение, а также применение в лабораторных тестах на тканях, что, в свою очередь, позволит избежать использования лабораторных животных. Более того, открытие может быть использовано при разработке новых подходов к лечению кожных патологий.

Исследование проводил Хосе Мария Хименес Родригес (Jos Mara Jimnez Rodrguez) из исследовательской группы тканевой инженерии при факультете гистологии Университета Гранады под руководством профессоров Мигеля Аламиноса Мингоранса (Miguel Alaminos Mingorance), Антонио Кампоса Муноса (Antonio Campos Muoz) и Хосе Мигеля Лабрадор Молина (Jos Miguel Labrador Molina).

Исследователи сначала выбрали клетки, которые впоследствии должны были быть использованы для создания искусственной кожи. Затем проанализировали развитие культуры в лабораторных условиях и, в конце концов, провели контроль качества путем прививания тканей мышам. С этой целью были разработаны несколько техник иммунофлуоресцентной микроскопии. Они позволили ученым оценить такие факторы как клеточная пролиферация, наличие маркеров морфологической дифференциации, экспрессия цитокреатина, инволюкрина и филагрина; ангиогенез и рост искусственной кожи в организме реципиента.

Для экспериментов исследователи взяли небольшие части человеческой кожи путем биопсии у пациентов после пластических операций в больнице University Hospital Virgen de las Nieves в Гранаде. Естественно, с согласия пациентов.

Для создания искусственной кожи был использован человеческий фибрин из плазмы здоровых доноров. Затем исследователи добавили транексамовую кислоту (для предотвращения фибринолиза), хлорид кальция (для предотвращения коагуляции фибрина) и 0,1% арагозы (aragose). Эти заменители были привиты на спины голых мышей с целью наблюдения их развития в естественных условиях.

Кожа, созданная в лаборатории, показала хороший уровень биосовместимости. Отторжения, расхождения или инфекции обнаружено не было. Плюс кожа на всех животных в исследовании проявила грануляцию через шесть дней после имплантации. Рубцевание завершилось в следующие двадцать дней.

Эксперимент, проведенный в Университете Гранады стал первым в ходе которого искусственная кожа была создана с дермой на основе арагозо-фибринного биоматериала. До сих пор использовались другие биоматериалы вроде коллагена, фибрина, полигликолиевой кислоты, хитозана и т.д.

Новый биоматериал «добавил коже сопротивляемости, прочности и эластичности». Была создана более стабильная кожа с функционалом похожим на функционал обычной человеческой кожи.

Синтетическая кожа.

В плане создания синтетической кожи, применение которой уже не ограничивается дублированием функций натуральной кожи, а простирается вплоть до разработок человекоподобных роботов, то здесь неплохие достижения продемонстрировали ученые Стэнфордского университета (Софт@mail.ru).

Большинство сенсорных дисплеев, используемых в современных гаджетах, созданы по одному и тому же шаблону. Несколько датчиков, расположенных в стратегически важных местах под тонкой пленкой, обеспечивают необходимую чувствительность к нажатиям. Разместите сверху прозрачный емкостный экран, и в вашем распоряжении окажется полнофункциональный сенсорный интерфейс. Синтетическая «суперкожа», разработанная учеными из Стэнфордского университета, представляет собой нечто принципиально иное. Этот тонкий, эластичный и практически прозрачный материал, способен реагировать на нажатия и прикосновения, даже будучи смятым или скрученным в жгут.

«Основой для предлагаемого материала является прозрачная пленка из одностенных углеродных нанотрубок, которая размещается между двумя слоями тонкой и гибкой кремниевой подложки», - объясняет профессор Женан Бао (Zhenan Bao), создатель «суперкожи». После первоначального натяжения, во время которого расположенные случайным образом проводящие нанотрубки упорядочиваются и формируют микроскопические «пружинообразные» структуры. После этого синтетическая кожа может повторно растягиваться в два раза от исходных размеров, не теряя своей изначальной упругости. Даррен Липоми (Darren Lipomi), исследователь, входящий в состав команды Бао, уверяет что в ходе продолжительных испытаний не было выявлено никаких признаков постоянной деформации».

Эта уникальная особенность позволяет синтетической коже распознавать прикосновения и реагировать на них в скрученном и растянутом состоянии. Кроме того, в отличие от большинства известных сенсорных дисплеев, экран из «суперкожи» способен распознавать силу нажатия, в то время как существующие емкостные дисплеи реагируют лишь на незначительный электрический заряд между кончиком пальца и поверхностью экрана и не способны отличить легкое касание от ударов кувалдой.

Гибкие сенсорные экраны для компьютеров и смартфонов - лишь один из вероятных и наиболее очевидных сценариев применения нового материала. Ученые из Стэнфорда уверены, что их разработка пригодна для решения более широкого спектра задач. Можно с легкостью представить себе, к примеру, сверхсовременных роботов, покрытых мягкой и чувствительной к нажатиям пленкой. А когда-нибудь, в далеком будущем высокотехнологичная синтетическая кожа может быть пересажена и живым людям, например, жертвам катастроф, получившим тяжелые ожоги или утратившим какую-либо часть тела.