Китайские ученые создают новые материалы, которые скоро совершат революцию во многих отраслях — от автопрома до медицины. Скажем, выращенные в китайских лабораториях биоматериалы помогут при слепоте, болезни Пейрони и даже инфарктах.
![]()
Фото из открытых источников
Группа китайских ученых разработала новый тип стали — сверхпрочной и растяжимой. По словам разработчиков, кусок стали размером с ноготь может выдержать вес 2-тонного автомобиля без разрушения, при этом пластичный металл также может быть растянут на 25%.
Работала над изобретением группа из Северо-Восточного университета в Шэньяне, Шэньянской национальной лаборатории материаловедения, а также специального металлургического завода Jiangyin Xingcheng. Китайцы опубликовали свои результаты в рецензируемом журнале Science.
Сверхпрочная сталь
Создание сверхпрочной стали, которая при этом является и эластичной, было серьезным вызовом для ученых по всему миру. Дело в том, что прочность и пластичность — это свойства материала, которые исключают друг друга. При этом существует промышленный спрос на такой потенциальный материал: он нужен и автопрому, и строителям, и создателям космических аппаратов. Инновационной «китайской» стали можно придавать сложные формы, при этом металл будет поглощать избыточную энергию при столкновении.
Прорыв китайцы совершили, с помощью искусственного интеллекта разработав абсолютно новый дизайн наноструктуры. Необработанный легированный материал выплавляют при температуре от 650 до 800 градусов, а затем мгновенно охлаждают его на воздухе. Затем сталь окунают в жидкий азот при температуре почти минус 200 градусов. Ну и в довершение снова разогревают 300 градусов. Из-за перепада условий и образуется новая кристаллическая структура.
Руководитель исследователей Ли Юньцзи рассказал, что «температурные качели» на самом деле — более простой способ получения стали, чем используется сейчас для выпуска высокопрочных сталей. Например, судовых валов. Новый метод может снизить стоимость производства тонны стали примерно на $75 на каждую тонну, да еще и сократить вредные выбросы сталеплавилен в атмосферу.
Сейчас китайская команда собирает предложения от промышленных компаний. Ведь новую разработку еще предстоит внедрить в реальное производство.
Создание искусственной роговицы
Китайские ученые уже пересадили искусственную роговицу, а скоро вырастят сердце «из пробирки».
Китайские ученые разрабатывают не только новые сплавы, но и биологические материалы. Успешно завершились эксперименты по созданию искусственной роговицы — это дает надежду миллионам людей с диагнозом «роговичная слепота» (только в самом Китае их более 5 миллионов).
Роговица «из пробирки» — реальная альтернатива для тех, кто много лет ждет пересадки. Доноров не хватает — не более 3−4 тысяч человек в год. А вот созданный учеными имплант еще и недорогой — не более $3 тысяч.
Роговица состоит из трех основных слоев — эндотелия, стромы и эпителия. Китайские ученые, чтобы вырастить роговицу «в пробирке», использовали тканевую инженерию. Главная загвоздка была в том, что клетки эндотелия не могли регенерировать, то есть возрождаться.
Стимулировать их можно было, внедрив в клетки раковый ген. Правда, патологическую активность этого опасного гена тоже нужно было контролировать — чтобы в пересаженной роговице не появилась опухоль.
А вот строма — это ткань, которая занимает 90% объема роговицы — делается из рекомбинантного человеческого коллагена III типа с высокой степенью очистки.
Когда новую технологию опробуют в клиниках, можно будет выращивать в лаборатории до 200 тысяч искусственных роговиц каждый год. Пока что прошла лишь первая операция. Офтальмологи пересадили роговицу «из пробирки» 25-летнему парню, который почти ослеп на правый глаз. Несколько лет назад он перенес тяжелую травму, после чего и стал необратимо терять зрение.
И спустя пять дней после операции к пациенту почти вернулось зрение — причем без последствий. Правда, после такой операции еще нужно корректировать зрения — с помощью очков или контактных линз, говорит профессор Се Хуатао из клиники при Хуачжунском университете науки и технологии.
Создание «бионического пениса»
Эксперименты с искусственным биоматериалом проводят и ученые из Южно-Китайского технологического университета в Гуанчжоу. Они смогли создать из соединительной ткани имплант полового члена, который журналисты уже окрестили «бионическим пенисом».
Около половины мужчин в возрасте от 40 до 70 лет испытывают ту или иную форму эректильной дисфункции. Причем примерно у 5% из них развивается болезнь Пейрони — следствие травм. Подобные патологии связаны с нарушением функции соединительной ткани — так называемой белочной оболочки.
Ну а китайские медики сумели вырастить полный аналог соединительной ткани. И опробовали результаты эксперимента — нет, не на людях, а на свиньях.
"Наш подход не ограничивается биомиметическим дизайном тканей белочной оболочки. И скоро мы сможем вырастить в лаборатории любые несущие нагрузку биологические ткани", — говорит профессор Сюэтао Ши из Южно-Китайского технологического университета. В перспективе новую ткань можно применять для операций на мочевом пузыре и на сердце.
