Учёные из Шэньчжэньских институтов передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук создали «жизнеподобный» гидрогель. Он постепенно меняет форму после одной вспышки света и продолжает «эволюционировать» до четырёх недель. Работа опубликована в научном журнале Matter1, о ней сообщила South China Morning Post2.
NOTE
Коротко: одна вспышка ближнего инфракрасного света запускает в гидрогеле медленную химическую реакцию, которая идёт неделями и меняет его форму. На этом принципе авторы сделали подложку, которая влияет на то, во что превращаются стволовые клетки, и электроды, которые «подрастают» вместе с мозгом молодых крыс.
Как это работает
Систему назвали STERS (spatiotemporally evolving reactive species — «пространственно-временно́ меняющиеся активные частицы»). Она состоит из трёх компонентов1:
- частицы жидкого металла на основе галлия — они вырабатывают активные частицы (радикалы и ионы);
- виниловые мономеры — «строительные блоки» геля, которые реагируют с частицами галлия и поддерживают выработку активных частиц;
- ближний инфракрасный свет (длина волны 808 нм) — он запускает процесс и задаёт, где именно активных частиц будет больше.
После одного облучения в геле возникает градиент активных частиц, и он сохраняется до 4 недель. Всё это время частицы запускают полимеризацию, а гель в разных местах «сшивается» с разной плотностью. Из-за неравномерного сшивания материал постепенно меняет форму — от микроскопических деталей до видимых глазом и за время от минут до недель. Облучение можно повторять, чтобы запускать новые циклы изменений.
Идею авторы позаимствовали у живой природы. Организмы меняют форму не только быстро, как листья растений, но и медленно, как ткани в процессе роста, и для этого им нужен постоянный источник активных химических веществ12.
Эксперименты
Стволовые клетки
Гель поместили между силиконовыми плёнками с микроканавками и вырастили на этой подложке мезенхимальные стволовые клетки. Результаты зависели от ширины канавок1:
| Вариант | Ширина канавок | Во что превращались клетки |
|---|---|---|
| без облучения | 9,8 мкм, не меняется | в костные (остеогенная дифференцировка) |
| одно облучение | сужается до 9,2 мкм за 6 дней | в основном в костные, но слабее |
| повторное облучение на 3-й день | сужается до 8,7 мкм | в нейроноподобные (нейральная дифференцировка) |
Так авторы показали, что, меняя форму подложки светом, можно на расстоянии направлять развитие клеток.
Электроды для растущего мозга
Обычные электроды для записи активности мозга сохраняют одну форму. Когда мозг и череп растут, электрод перестаёт плотно прилегать, и сигнал теряется. Авторы нанесли гель на гибкую 30-канальную электродную решётку и регистрировали электроэнцефалограмму (ЭЭГ) у молодых крыс с 14-го по 28-й день после рождения1.
На 14-й день новые и обычные электроды работали одинаково. К 21-му и 28-му дню «растущие» электроды фиксировали более сложную картину связей нейронных сетей, потому что лучше прилегали к развивающемуся мозгу.
Руководитель исследования профессор Ду Сюэминь (Du Xuemin) отметил, что такой подход позволяет точнее отслеживать изменения мозговых волн и изучать, как развивается мозг. По его словам, скорость и масштаб изменения формы гидрогеля можно подстроить под изменения исследуемой ткани2.
IMPORTANT
В некоторых пересказах говорится, что электроды регистрировали активность мозга эмбриона крысы. В самой статье речь о постнатальном развитии: опыты ставили на двухнедельных крысятах (P14–P28), а не на эмбрионах1.
Где это может пригодиться
Сами авторы называют такие направления12:
- гибкие каркасы для тканевой инженерии и регенеративной медицины;
- нейроинтерфейсы и биоэлектроника, которые подстраиваются под растущие ткани;
- мягкая робототехника и «человекоподобные» роботы.
Пока это лабораторные эксперименты на клетках и животных. До медицинского применения нужны дополнительные исследования, в том числе долгосрочной безопасности материалов.
Публикация
Nie M., Peng M., Li X., Xu W., Hua J., Galluzzi M., Du X. Self-sustaining reactive species program morphological evolution across timescales in hydrogels // Matter. 2026. Vol. 9. Article 103004. DOI: 10.1016/j.matt.2026.103004. Статья поступила в редакцию 26 апреля 2026 года и принята 8 августа 2026 года.
- Nie et al., Matter (2026), https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.103004 ; PDF на сайте института: https://ibmd.siat.ac.cn/uploads/file/2026-09-07/6a9e1f2ee7d154.21528948.pdf ↩
- South China Morning Post, «Chinese team creates ‘lifelike’ hydrogel that changes shape for smart devices»: https://www.scmp.com/news/china/science/article/3369897/chinese-team-creates-lifelike-hydrogel-changes-shape-smart-devices ↩