Международная группа исследователей представила первый в мире биополимер, который способен самоорганизовываться и формировать сразу пять типов кристаллов.
Открытие опубликовано в Nature Communications и может изменить подход к созданию медицинских имплантов, биодеградируемых устройств и материалов для высоких технологий.
Учёные из Института нанонауки и материалов Арагона (INMA, Испания), совместно со специалистами Polymat-UPV/EHU и Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST), объявили о прорыве, которого ранее считали невозможным: создан полимер, способный самостоятельно выстраивать внутреннюю структуру из пяти различных кристаллических блоков. До сегодняшнего дня мировой предел технологий составлял четыре.
Речь идёт о крайне сложном «пентаблочном» биополимере, который при охлаждении сам собирается в упорядоченные сферы — так называемые эферулиты. В каждой из них формируются кристаллы пяти типов: полиэтилен (PE), полимеры PEO, PCL, PLLA и PGA. Эти материалы биосовместимы, широко применяются в медицине и отличаются стабильностью. Теперь они могут существовать в одной структуре, организованной без внешнего вмешательства.
Чтобы подтвердить уникальность процесса, исследователи применили передовые методы анализа: просвечивающую электронную микроскопию, рентгеновскую дифракцию и термический анализ. Работы велись в крупнейших европейских лабораториях, включая Sincrotrón ALBA и Лабораторию микроскопий Арагона.
«Нам удалось наблюдать последовательное плавление каждого из пяти кристаллических блоков при изменении температуры от –20 °C до 210 °C. Это было недостижимо ни в одном известном полимерном материале», — отмечают авторы исследования.
По словам специалистов, структура нового материала меняется по строго определённому алгоритму: каждый блок кристаллизуется по очереди. Этот механизм самоорганизации открывает путь к созданию «умных» и настраиваемых материалов, которые можно адаптировать под конкретные задачи — от регенерации тканей до микросистем доставки лекарств.
Перспективы огромны: биодеградируемые устройства для хирургии, высокопрочные элементы электроники, новые решения для медицины и устойчивые экологичные полимеры. Разработчики подчёркивают, что подобные материалы могут заменить многие традиционные пластики, снизив нагрузку на окружающую среду.
INMA, участвовавший в исследовании, ранее стал первым научным центром Арагона, удостоенным статуса «Северо Очоа» — одной из самых престижных научных аккредитаций Испании. Сегодня институт ведёт свыше 40 европейских проектов и активно сотрудничает с промышленностью, работая в том числе над биополимерами нового поколения.
Открытие демонстрирует, что современная полимерная наука выходит на новый уровень сложности и управляемости, приближая создание материалов, способных менять свойства по команде и работать в самых требовательных условиях.
