Биоинженеры из Гарвардского университета наносили на мышцы гель-эластомер с пружиной внутри и таким образом воспроизводили сокращение и растяжение мышц в обездвиженных конечностях. Технология защитила мышей от атрофии конечностей и запустила рост мышечной ткани.

Работа опубликована в журнале Nature Materials.

Атрофия мышц — это процесс, при котором происходит истончение мышечных волокон и уменьшение объема мышцы. Атрофия быстро наступает при недостатке физической нагрузки, например, после длительного ношения гипса или у лежачих больных. Это происходит потому, что в обездвиженных мышцах ухудшается кровоток и доставка питательных веществ. А еще мышцам крайне важно постоянно испытывать механическое напряжение, а когда сигналов о сокращении и растяжении мышц нет, организм перестает перестает поддерживать мышечную ткань в рабочем состоянии.

Обездвиженным людям пытаются помочь механотерапией — массажем или компрессионными устройствами. Но такие методы создают концентрическое сжатие мышцы, а вот растяжение и сокращение по длине мышцы раньше никогда не применялось. Тому было сразу два препятствия — отсутствие нужных механических устройств и сложность передачи внешних импульсов на поверхность мышцы.

У Дэвида Муни (David J. Mooney) и его команды из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете и Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона получилось разрешить обе проблемы. Они разработали гель-эластомер с механической активностью — MAGENTA (mechanically active gel-elastomer-nitinol tissue adhesive), который устанавливается прямо на мышцу и обеспечивает движение мышцы в продольной оси.

Биоинженеры использовали нитинол — сплав титана и никеля с памятью формы, который быстро меняет одну конфигурацию на другую при нагревании примерно до 40 градусов Цельсия.