Исследователи из Массачусетского технологического института (США) создали механическое адгезивное устройство, способное прилипать к мягким поверхностям в воде и в других экстремальных условиях на дни и даже недели.
Устройство может использоваться для доставки лекарств в ЖКТ, где слизистая оболочка обычно препятствует надежной фиксации капсул или сенсоров. Ученые продемонстрировали, что их система способна самостоятельно прикрепляться без двигателей, доставляя противовирусные препараты от ВИЧ, а также работать как датчик для диагностики гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ). Кроме того, устройство можно закрепить на рыбе для мониторинга водной среды.
В основе разработки лежит изучение присоски реморы (рыбы-прилипалы), которая обладает уникальными свойствами, позволяющими ей прикрепляться к различным хозяевам, включая акул и скатов. Однако этот механизм долгое время оставался загадкой. Исследование показало, что ремора использует несколько ключевых особенностей: крупная присоска создает вакуумное сцепление, а диск разделен на отдельные отсеки, которые могут независимо усиливать прилипание. Кроме того, микроскопические шипы на поверхности присоски цепляются за ткани хозяина, обеспечивая дополнительное сцепление.
Ученые воспроизвели эти особенности в своем устройстве, названном MUSAS (механическая подводная система мягкого сцепления). Оно изготовлено из силиконовой резины и термочувствительных материалов, а его структура имитирует пластинки и микрошипы реморы. Устройство способно прикрепляться к слизистой оболочке желудка, резиновым перчаткам и даже живой рыбе, выдерживая движение и кислотную среду.
Исследователи тестировали MUSAS на способность доставки препаратов и подводного мониторинга. Например, они ввели в устройство препарат каботегравир (используемый для профилактики и лечения ВИЧ), который постепенно высвобождался в течение недели. Также была протестирована доставка РНК через микроиглы, что открывает возможности для генной терапии. В другом опыте устройство с температурным датчиком закрепили на рыбе для отслеживания изменений в водной среде.
После успешного тестового периода ученые планируют адаптировать технологию для вакцин и электрической стимуляции, что сделает лечение многих заболеваний эффективнее и быстрее.
Подробнее о технологиях, вдохновленных природой, читайте в статье Науки Mail о биомимикрии.
