Ученые создали 3D-структуру головного мозга

Американские ученые сообщили о том, что им удалось создать сложные микроскопические 3D-фигуры, составляющие схему головного мозга и кровеносных сосудов. По словам исследователей, эти сложные структуры, которые по форме напоминают крошечные цветы и павлинов, могут в один прекрасный день помочь специалистам создать живую ткань с электронным управлением.

Естественно изогнутые, тонкие и гибкие 3D-структуры широко распространены в биологии. Примерами подобных образований служат цепи клеток головного мозга и сети вен. Ученый Джон Роджерс из Университета штата Иллинойс в Урбане-Шампейне и его коллеги хотят создать столь же сложные устройства, которые смогут обернуться вокруг биологических структур с целью потенциальной поддержки или улучшения их функций. Роджерс говорит, что их целью являются мозг, сердце и кожа. Он отметил, что встречающиеся в природе устройства, которые имитируют сложные структуры, очень трудно воспроизвести в микроскопических масштабах. Но теперь, Роджерс и его коллеги разработали довольно простую стратегию для такого производства: оно включает плоские 2D-структуры, всплывающие в 3D-формах.

Для изготовления этих структур ученые разработали 2D-модели или ленты из растянутой упругой силиконовой резины. В экспериментах использовались ленты размером до 100 нанометров, что приблизительно в 1000 раз тоньше, чем толщина человеческого волоса. Согласно ученых, они могут быть сделаны из различных материалов, в том числе кремния и никеля.

2D-модели сконструированы таким образом, что между узорами и силиконовым каучуком есть места как с сильной, так и слабой степенью липкости. Соавтор исследования Юнган Хуанг, профессор кафедры технологии машиностроения в Северо-западном университете в Эванстоне (штат Иллинойс), сказал, что после того, как ученые изготовили 2D-модель, они растянули силиконовую резину. В результате, образования в местах со слабой клейкостью отделились, и сформировалась 3D-структура. Таким образом, исследователями было получено более 40 различных геометрических конструкций: спирали, кольца, сферические корзины, кубические коробки, павлины, цветы, палатки, столы и звезды. Ученые утверждают, что с помощью данной технологии они могут создать даже сложные модели с несколькими слоями, подобные многоэтажным зданиям.

Исследователи заявили, что их технология сборки имеет много преимуществ по сравнению с 3D-принтерами, которые создают 3D-структуры путем нанесения слоев поверх друг друга. Хотя 3D-принтеры становятся все более популярными, они работают медленно. Кроме того, им сложно создать объекты с использованием более чем одного материала, поэтому с их помощью практически невозможно изготавливать полупроводники и монокристаллические металлы. Тем не менее, Роджерс подчеркнул, что новая стратегия его команды является дополнением к 3D-печати, а не попыткой заменить ее.