Ученые напечатали на 3D-принтере искусственные клетки осьминогов

Маскировка осьминогов основана на клетках-хроматофорах в их коже, которые способны не только менять цвета, но и расширяться или сокращаться для максимальной адаптации окраски. Именно этим механизмом заинтересовались ученые – они занялись разработкой искусственных хроматофоров с помощью 3D-печати из нескольких материалов.

Как правило, осьминоги используют хроматофоры для перемещения пигментов, однако исследователи из Университета Нью-Гэмпшира решили воспользоваться тем же механизмом для синхронизированного изменения объемов напечатанного на 3D-принтере объекта. Ключом к успеху проекта стали научные понятия материалов-ауксетиков (с отрицательным значением коэффициента Пуассона) и хиральной геометрии – такие материалы расширяются в одном направлении при растяжении в другом направлении.

Изменив хиральную геометрию клеток, ученые разработали механизм, при котором клетки разного размера, получившие нагрузку с определенным вектором, поочередно открываются. Таким образом, искусственные клетки можно запрограммировать изменять объемы в зависимости от требований проекта. Новая концепция имеет важное значение при создании метаматериалов, которые применяются в производстве двигателей, доставки медикаментов и изменения цвета.

Перспективы использования напечатанных на 3D-принтере хроматофоров – это создание биомедицинских каркасов, повязок, стентов и капсул для лекарств. Разработанный учеными подход может пригодиться и для изготовления складывающихся и разворачивающихся устройств, а также реактивных композитов, актуаторов, сенсоров и гибкой электроники.