Schubben zijn het materiaal bij uitstek voor dieren, van schubdieren tot vissen:ze zijn aanpasbaar, watervriendelijk, sterk maar flexibel, en gemakkelijk te repareren bij beschadiging.

Wetenschappers zouden deze unieke structuur graag nabootsen - ze kunnen gebruik maken van medische implantaten tot flexibele elektronica - maar het is moeilijk gebleken om niet-organische materialen te gebruiken. Maar onderzoekers van de Universiteit van Chicago hebben een concept gepubliceerd om een ​​natuurlijk voorkomend mineraal, calciet genaamd, te gebruiken om schubben te "groeien" die zich aan zachte materialen kunnen hechten. De opstelling zou ooit kunnen dienen als waterdichte implantaten om botten of gewrichten te versterken.

Momenteel gebruiken chirurgen structuren gemaakt van synthetische polymeren, maar hoewel ze gemakkelijk te beeldhouwen zijn, ze kunnen na verloop van tijd verslechteren. Voor een vervanging, het UChicago-team begon in plaats daarvan met twee materialen die compatibel zijn met het lichaam.

Siliconen is een flexibele, rubberachtig materiaal dat vaak wordt gebruikt in chirurgische implantaten omdat het niet reageert met menselijk weefsel. Calciet is een veel voorkomend hard mineraal dat veel kokkels en oesters in hun schelpen gebruiken (slangsterren, gerelateerd aan zeesterren, gebruik calciet in hun ogen, net als oude trilobieten). Gelukkig, een van de specialiteiten van Asst. Het chemielab van prof. Bozhi Tian combineert harde en zachte materialen op moleculair niveau.

In een paper dat afgelopen herfst is gepubliceerd in Natuurcommunicatie , Tian en medewerkers ontwierpen een systeem van minuscule haken met twee uiteinden, gemaakt van calciet, die kunnen "groeien" van siliconen in weefsel om zichzelf op hun plaats te fixeren.

"Siliconen alleen zullen weefselcomponenten niet immobiliseren, en calciet alleen is te stijf, maar de combinatie van de twee werkt heel goed, " zei Tian. "Het resultaat is een structuur die zowel sterk als flexibel is."

De kleine structuren, elk ongeveer zo groot als een rode bloedcel, hebben de vorm van halters. Het ene uiteinde haakt in de siliconen; de andere steekt boven het oppervlak uit. Het team probeerde er een strook in het laboratorium gekweekt weefsel op te leggen. De dumbbells namen calcium op uit de cellen en groeiden in het weefsel, zich op hun plaats vastmaken.

Een leuke eigenschap is dat het implantaat alleen op zeer specifieke plaatsen met "haken" kon worden gemaakt. "Deze methode is vooral nuttig voor biologische adhesie, waar u uw lijm zeer spaarzaam wilt aanbrengen om meer dan nodig inmenging in het lichaam te voorkomen, " zei Jaeseok Yi, een postdoctoraal wetenschapper en de eerste auteur van dit artikel.