Теплий лід може зробити імплантати більш біосумісними, Нанотехнології Nanonewsnet
За допомогою теоретичного моделювання показано, що кілька шарів льоду можуть залишатися замороженими при температурі людського тіла, якщо їх вирощувати на шарі іонів натрію, що покриває алмаз.
"Покриття з льоду могли б зробити алмазні імплантати більш біологічно сумісними", - стверджує команда вчених з Університету Гарварда.
Тонкі алмазні покриття наносяться на все більше зносостійких медичних імплантатів, типу протезів, штучних клапанів серця та суглобів. Однак алмаз призводить до згортання крові, викликаючи коагуляцію білків. Крім того, його твердість призводить до більшого тертя з навколишніми тканинами, ніж при використанні інших матеріалів. Крига могла б зменшити ці ефекти, надаючи біологічно сумісний водний інтерфейс.
Олександр Віснер-Грос (www.alexwg.org/”Alexander Wissner-Gross) та Ефсіміос Каксірас (www.seas.harvard.edu/ekaxiras”>Efthimios Kaxiras) вирахували, що проблему можна вирішити, закріпивши шар іонів на діамантової поверхні.
Такий шар іонів натрію призвів би до утворення шару льоду завтовшки приблизно 2 нанометри при 37°C (температура людського тіла), таким чином забезпечивши біологічно сумісне покриття.
Дослідники використовували для моделювання метод молекулярної динаміки (взаємодія частинок описувалося потенціалом Леннард-Джонса та Кулону). Зокрема, вони моделювали рух молекул води, що знаходяться поряд з поверхнею алмазу, покритого іонами натрію, протягом тривалого часу. Обчислення показали, що шар льоду може залишитися замороженим за високих температур завдяки дипольним взаємодіям між молекулами води та поверхнею плівки.
У 2001 дослідникиотримали лід у вуглецевих нанотрубках; Минулого року інша група створила нанорозмірні шматочки льоду за кімнатної температури і показала, що такий лід може виступати як небажаний «клей» у нанопристроях. Але цей теоретичний результат є першим, що пропонує практичну реалізацію нанольду.
"Це - цікавий результат," - говорить Девід Мартін (David Martin), професор біомедичної технології в Університеті Мічигана і головний науковий консультант в Biotectix, компанії, яка робить м'які полімерні покриття для біомедичних пристроїв. "Можливість створювати гідрофільний шар на твердій алмазній або алмазоподібній основі може цілком сприяти прогресу біомедицини." Однак, Мартін попереджає, що новий метод не вирішить головну проблему - що механічні властивості імплантатів несумісні з м'якою біологічною тканиною. у механічних властивостях будуть незначними», - говорить він.
Олександр Віснер-Грос створив короткий фільм про дослідження, який можна подивитися на його веб-сайті.
З одного боку, методи молекулярної механіки не застосовні до іонних водних систем через їхню складну систему хімічних взаємодій. Та й сама система викликає багато питань. З іншого боку, результат передбачуваний, оскільки поверхневий шар у гідрофільній поверхні залишається нерухомим, і йдеться тільки про те, скільки шарів льоду «заморожуватиме» та чи інша поверхня. Однак сама ідея за допомогою полярного бісла створити водне мастило здається досить перспективною ...