"Растущие" технологии: как вырастить новые зубы и стену в доме

На полуострове Ното в Японии в январе этого года произошло мощное землетрясение – без жертв и разрушений не обошлось. Но стихия сделала японцам неожиданный подарок: после подземных толчков страна, которой катастрофически не хватает территории, увеличилась почти на четыре с половиной квадратных километра.

Увеличиваться могут не только страны. Ученые по всему миру изобретают технологии, которые способны расти сами по себе. Где придумали кроссовки, которые увеличиваются вместе с ногами владельца? Как вырастить себе новые зубы и стену в доме? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Кроссовки, растущие вместе с ногами владельца

"Каждый сезон моим детям нужно покупать по две–три пары обуви. Я трачу на это целое состояние!" – поделилась блогер и многодетная мать.

Теперь родители могут спать спокойно: одной пары обуви их чаду хватит на 15 лет. Итальянский дизайнер Мишель ди Карло напечатал на 3D-принтере прототип кроссовок, которые растут вместе с ногами владельца. Обувь, как конструктор, можно разобрать, подогнать под новый размер, а затем опять скрепить эластичными резинками. Секрет роста – в подошве: ее каблук и носок сделаны из термопластичного полиуретана. При нагревании полимер отлично растягивается, а при охлаждении застывает. Еще один плюс материала – стойкость к износу и трению. Не зря же из него делают колесные диски автомобилей.

"Если ваш ребенок все-таки умудрился порвать кроссовок, или ему надоел цвет обуви, вместо того, чтобы покупать новую пару, можно просто заказать нужную деталь", – добавил дизайнер кроссовок Сэт Фоулер.

Как вырастить мясной стейк в холодильнике

Удивительно, расти сами по себе способны не только кроссовки, но и блюда в вашем холодильнике. Это удобно – купил стейк, оставил на ночь, а к утру он вырос в два раза. До этого, конечно, еще далеко. Но американские ученые Университета Тафтса уже придумали, как заставить увеличиваться в размерах искусственные мясные волокна. Для их размножения больше не потребуется постоянно добавлять в пробирку дорогие питательные стимуляторы. Механизм роста уже встроен в сами клетки.

"Мы вживили в бычьи стволовые клетки ген фактора роста фибробластов. Эти биологические структурные единицы отвечают за выработку коллагена и регенерацию организма. Теперь мы можем запустить процесс деления, просто добавляя в пробирку дешевый растительный белок. Эксперимент показал, что модифицированные стволовые клетки продолжают размножаться даже после нескольких пересадок и со временем превращаются в мышечные, то есть в мясо", – рассказал профессор кафедры биомедицинской инженерии Университета Тафтса Эндрю Стаут.

Растущая стена из шпината

А если вырастить новую стену в аварийном доме? Жильцам 17-этажки в индийском городе Ченнаи такая технология пригодилась бы. Летом прошлого года высотка начала разваливаться на глазах: бетонные потолки падали кусками, а по стенам и полу ползли огромные трещины. Многие бы сказали, что в такой ситуации поможет только переселение.

Но инженеры Массачусетского технологического института США готовы поспорить. Они создали концепт уникального геля. Если добавить жидкий состав в трещину, он заполнит ее, а затем затвердеет – и от щели не останется и следа. Что самое удивительное, идею ученым подсказал шпинат.

"Гель содержит хлоропласты шпината – частички растительных клеток, которые отвечают за фотосинтез, а также фермент-катализатор. Как только на состав попадает солнечный свет, он начинает активно впитывать углекислый газ и встраивать углерод в свою полимерную матрицу. В результате она расширяется и укрепляется. Пока прочности недостаточно, чтобы строить из нашего геля целые стены, но вот залечивать трещины и не давать им образовываться заново он уже может", – заявил профессор кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института Брэдли Олсен.

Универсальный тянущийся протез

Расти сами по себе скоро будут не только дома, но и медицинские изделия. Ученые Пермского политеха изобрели уникальные протезы. Растущие конструкции облегчат жизнь десяткам тысяч детей с инвалидностью.

"Вот образец созданной ауксетической структуры. Это некий прототип для механических исследований. Этот образец создан из термопластичного материала", – отметил кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории "Механика биосовместимых материалов и устройств" ПНИПУ Михаил Ташкинов.

Такой "начинкой" ученые собираются заполнять гильзы протезов – конструкций, которые соединяют искусственную конечность с реальной. Именно крепления очень быстро становятся малы, когда речь идет о детях. Заставлять гильзу расти будут так называемые ауксетики в составе термопластика. У этих пористых материалов уникальная решетчатая структура, похожая на пчелиные соты. Каждая ячейка способна растягиваться сразу во все стороны.

"Как правило, если мы тянем какой-то материал, допустим, его растягиваем, то этот материал у нас в поперечном сечении сужается. Ауксетик себя ведет по-другому. Когда мы его растягиваем, он наоборот также расширяется. Что на самом деле является нетрадиционным свойством для материалов, это редко встречается в природе. И как раз с помощью такого свойства можно получать достаточно необычные структуры с необычным механическим откликом", – сказал ученый.

Чтобы материал рос в нужных направлениях, ученые вначале создают на компьютере трехмерную модель заполнителя гильзы. На ней испытывают разные виды нагрузок. Если нужно, перестраивают отдельные ячейки, затем образец печатают на 3D-принтере. То есть будущее крепление протеза можно сделать идеальным для каждой конкретной конечности.

"Мы можем создавать изделие любой формы и создавать именно тот механический отклик, который нам необходим. Сейчас эта разработка на стадии прототипа, то есть мы тестируем, насколько мы можем управлять всеми процессами, которые необходимы при создании", – добавил Ташкинов.

Как вырастить себе новые зубы

А сейчас обрадуются те, кто до смерти боится ходить к стоматологу. Скоро им не придется трястись от страха под аккомпанемент бормашины, ведь в японском университете Киото уже изобрели способ растить новые зубы без всяких имплантов – прямо во рту.

"Я ненавижу вставлять новые зубы, поэтому откладываю поход к стоматологу пока уж совсем не припечет. Вот бы – выпил таблетку – и они сами заново отрасли", – признался пациент стоматологической клиники Майкл Петерсон.

Этой осенью 30 участников эксперимента в университетской больнице Осаки начнут исполнять мечту. Только вместо таблеток им будут регулярно делать внутривенные уколы с новым революционным препаратом. В его составе – антитела, которые блокируют рост злокачественных клеток онкобольных. Точно так же вещество отключает и белок, подавляющий рост зубов.

"При исследовании грызунов с лишними зубами ученые обнаружили у них недостаток белка под названием USAG-1, такой же есть и у человека. Когда у нас появляются все коренные зубы, он активируется и не дает расти новым. Но если отключить этот белок, процесс может возобновиться. По крайней мере на животных это сработало", – пояснил стоматолог, директор стоматологического центра Чульмин Бэ.

Ученые надеются, что спустя год испытуемые люди смогут похвастать новой улыбкой. Правда, пока в эксперименте участвуют только мужчины, у которых нет зубов из-за врожденной патологии. Но если все получится, надежда есть и у остальных. Тогда бояться придется уже не пациентам, а стоматологам, которые рискуют растерять всех клиентов. Правда, еще непонятно, что больнее – ставить имплант или, как в детстве, растить новые зубы.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.