Рис. 7. Кривые малоуглового нейтронного рассеяния для модифицированных гелей, содержащих 20% гидрофобных н-додецилакрилатных звеньев, с разной степенью ионизации: 1, 2, 4, 6 и 20%.

Размеры кластеров и среднее расстояние между ними чрезвычайно восприимчивы к рН среды, вызывающей ионизацию геля. Повышение степени ионизации с 2 до 20% приводит к сокращению среднего расстояния между кластерами с 22.4 до 8 нм и к существенному уменьшению их размеров [6]. Значительное изменение микроструктуры мы объясняем тем, что при повышении степени ионизации геля электростатическое отталкивание заряженных групп на поверхности кластеров вызывает их “дробление” на множество более мелких, в результате чего среднее расстояние между кластерами уменьшается. Из-за “дробления” повышается суммарная площадь поверхности кластеров и, соответственно, увеличивается расстояние между одноименно заряженными группами.

Полученные гели по всем характеристикам принадлежат к “умным” полимерным системам, наноструктуру которых можно направленно изменять, варьируя параметры внешней среды, например, рН. Ранее такие гели не были известны.

Стекловидное тело глаза.

Обширное по глазным меркам пространство между хрусталиком и сетчаткой заполнено гелеподобным студнеобразным прозрачным веществом, называемым стекловидным телом. Оно занимает около 2/3 объема глазного яблока и дает ему форму, тургор и несжимаемость. На 99 процентов стекловидное тело состоит из воды, особо связанной с специальными молекулами, представляющими собой длинные цепочки повторяющихся звеньев - молекул сахара. Эти цепочки, как ветки дерева, связаны одним своим концом со стволом, представленным молекулой белка.

Стекловидное тело несет массу полезных функций, важнейшей из которых является поддержание сетчатки в своем нормальном положении. У новорожденных стекловидное тело представляет собой однородный гель. С возрастом, по не до конца известным причинам, происходит перерождение стекловидного тела, приводящее к слипанию отдельных молекулярных цепочек в крупные скопления. Однородное в младенчестве, стекловидное тело с возрастом разделяется на две составляющие - водный раствор и скопления молекул-цепочек. В стекловидном теле образуются водные полости и плавающие, заметные самому человеку в виде "мушек", скопления молекулярных цепочек. В конечном итоге этот процесс приводит к тому, что задняя поверхность стекловидного тела отслаивается от сетчатки. Это может приводить к резкому увеличению количества плавающих помутнений - мушек. Сама по себе такая отслойка стекловидного тела ничем не опасна, но в редких случаях может приводить к отслойке сетчатки.

Современное применение гелей.

1. Йод применяют в медицинской практике более 150 лет для обработки ран, операционного поля, в стоматологии и для лечения кожных заболеваний. Он вступает в реакцию не только с белками микроорганизмов, но и макроорганизма, образуя характерную пленку на поверхности раны, что препятствует проникновению болезнетворных бактерий. Однако довольно часто именно под кожей возникает очаг воспаления. Отечественные ученые создали гелеобразный препарат, который глубоко проникает в очаг поражения тканей. В чем же его изюминка и преимущество перед другими йодосодержащими препаратами? Его отличительная особенность — отсутствие раздражающего эффекта и способность глубоко проникать в ткани, где размножаются возбудители гнойно-воспалительных процессов. Этот препарат позволяет полностью использовать известное противомикробное действие.

2. Дети не бояться уколов как раньше.

a. Не следует легкомысленно относиться к боли, которую испытывает маленький ребенок во время прививки. Неприятный эпизод из раннего детства, сохранившийся в памяти, может привести к повышению болевой чувствительности и страху перед уколами в будущем. Задумавшись над этой проблемой, канадские ученые решили провести исследование, в котором проверялась эффективность поверхностной анестезии перед вакцинацией. Команда ученых под руководством доктора Gideon Koren из Hospital for Sick Children (Торонто) наблюдала за 120 маленькими пациентами, которым проводили стандартную прививку от кори, свинки и краснухи (MMR). Для анестезии использовали гель аметокаина, смазывая им руку ребенка за полчаса до инъекции. Дети, получившие анестезию, набрали значительно меньше баллов по стандартной шкале боли, чем дети, которым наносили на руку инертный гель плацебо. Аметокаин чаще, чем плацебо вызывал раздражение кожи, но серьезных аллергических реакций не отмечалось

3. Американским ученым удалось создать искусственный хрящ, который по своим характеристикам не отличается от настоящего. Новый материал может быть использован для замены поврежденного хряща у людей с артритами, травмами и другими заболеваниями суставов. Искусственный хрящ был создан в лабораториях университета Калифорнии в Сан-Диего. Для его создания использовано несколько разновидностей живых клеток, отличающихся размерами и выполняемыми функциями. Как основа для материала был использован специальный гель. По словам авторов работы, искусственный хрящ по строению напоминает хрящ детей. Он может расти, принимая форму, соответствующую геометрии сустава. Когда клетки приживутся, гель уже будет не нужен. Ученые надеются, что их открытие поможет многим больным.

4. Американские ученые провели серию экспериментов, которые могут приблизить создание искусственной нервной ткани. Исследователи из Северо-Западного университета разработали специфическую белковую среду для культивирования нервных клеток. При контакте с водой такая среда превращается в гель с трубчатой структурой. Когда на этот гель поместили стволовые нервные клетки, они трансформировались в полноценные нейроны. Экспериментаторы не исключают, что с помощью подобного геля можно будет лечить травматические повреждения спинного мозга.

5. Очередной день ежегодного съезда Американской ассоциации поощрения науки принес новую порцию сенсаций. На этот раз ученые объявили о том, что нашли способ навсегда избавить человечество от кариеса. Как заявили ученые, побороть кариес поможет гель с генетически модифицированной бактерией, который нужно будет всего лишь один раз нанести на зубы. А действовать этот гель, по словам ученых, будет всю жизнь. Профессор Джеффри Хиллман из университета штата Флорида смог модифицировать ДНК бактерии Streptococcus mutans таким образом, что она больше не производит молочную кислоту. Эксперименты на животных показали, что генетически модифицированная бактерия полностью заменяет естественную бактерию в полости рта. Клинические испытания геля в Великобритании и США начались в конце 2002 года.

6. В 2001 году американские ученые разработали уникальную технологию создания искусственных тканей и органов. Предложенный ими метод основывается на тех же принципах, что и… в обычных типографиях – клеточная масса, подобно чернилам, наносится на трехмерный каркас, формирующий структуру и геометрию будущего органа. В качестве каркаса для построения искусственной ткани исследователи использовали специальный гель, разработанный биохимиками из Университета Вашингтона. На подложку из этого геля наносилась суспензия клеток, формирующих функциональную часть будущих органов. В результате получалась тончайшая пластинка геля, содержащая клетки. При наложении друг на друга такие пластинки склеивались, создавая единый клеточный конгломерат с заданной структурой, после чего гель удалялся путем нагревания до 32 С.