När du äter avhämtning en dag, University of Chicagos vetenskapsmän Bozhi Tian och Yin Fang började tänka på nudlarna – specifikt, deras elasticitet. En specialitet från Xi'an, Tians hemstad i Kina, är vetenudlar sträckta för hand tills de blir sega — starka och elastiska. Varför, de två materialforskarna undrade, blev de inte tunna och svaga istället?

De började experimentera, beställa pounds och pounds av nudlar från restaurangen. "De blev väldigt misstänksamma, " Sa Fang. "Jag tror att de trodde att vi ville stjäla deras hemligheter för att öppna en rivaliserande restaurang."

Men vad de förberedde var ett recept för syntetisk vävnad - som mycket mer kunde efterlikna biologisk hud och vävnad än befintlig teknik.

"Det visar sig att granulat av vanlig stärkelse kan vara den saknade ingrediensen för en komposit som efterliknar många av egenskaperna hos vävnad, sa Fang, en postdoktor vid UChicago och huvudförfattare till en ny artikel publicerad 29 januari i tidskriften Materia . "Vi tror att detta i grunden kan förändra hur vi kan göra vävnadsliknande material."

Genombrottet tillåter den syntetiska vävnaden att sträcka sig i flera riktningar men att läka och försvara sig själv genom att omorganisera dess inre strukturer - vilket är hur mänsklig hud skyddar sig själv. Upptäckten kan en dag leda till tillämpningar från mjuk robotik och medicinska implantat till hållbara livsmedelsförpackningar och biofiltrering.

Liksom många av naturens uppfinningar, hud och vävnad är extraordinära tekniska bedrifter som har varit svåra för människor att efterlikna. Tian är en ledande utredare inom detta område, konfrontera detta problem genom att försöka bygga gränssnitt mellan biologiska vävnader och konstgjorda system.

De flesta nuvarande alternativen för syntetiska vävnader kan bara hantera en eller två av biologiska vävnaders egenskaper:formbarhet men inte styrka, eller styrka men inte självläkande.

Experimentera på nudlarna, forskarna fann att den inre strukturen bestod av ett glutennätverk besatt med stärkelsekorn. "Det såg faktiskt mycket ut som biologisk vävnad, "Fang sa, "eftersom vävnad består av en extracellulär matris som stöder enskilda celler."

Syntetisk vävnad är vanligtvis gjord av ett gelnät, som efterliknar strukturen av den extracellulära matrisen – men innehåller inte en analog för cellerna. Men forskarna undrade:Tänk om cellerna var en viktig komponent i vävnadsmekaniken?

Tian och Fangs idé, var att bädda in granulat av stärkelse i en gelmatris, trodde att detta skulle förändra hur materialet rörde sig.

Det gjorde. "Vävnaden" var inte bara stark och flexibel, men det förändrades efter att det hade sträckts - ungefär som vad som händer när du tränar dina muskler. "Särskilt denna "minneseffekt" är extremt svår att replikera syntetiskt, sa Tian, som är docent vid Kemiska institutionen.

Den avgörande skillnaden är närvaron av stärkelsegranulerna. De kan förskjutas något på plats när materialet är ansträngt, och deras förmåga att röra sig ständigt förändrar den inre strukturen - så att "vävnaden" kan deformeras när den annars kan gå sönder.

Deras vätebindningar, som kan återbildas efter att ha brutits, låter också materialet läka sig själv. "Så länge de fortfarande är i fysisk kontakt, dessa bindningar kommer så småningom att ombildas, " sa Yin.

Konceptet erbjuder möjligheter för en rad tillämpningar. Särskilt Fang är intresserad av att använda materialet för livsmedelsförpackningar. Apelsiner eller bananer har skal som består av en liknande matris som absorberar stötar när de studsar runt i en lastbil, men andra livsmedel gör det inte – och komponenterna är biologiskt nedbrytbara.

Medicinska implantat är ett annat område. De flesta behöver hårda komponenter, såsom ledproteser, men dessa tenderar att provocera fram inflammation i människokroppen. Tian förklarade att en viktig orsak är att det finns en mekanisk obalans mellan det hårda titanet eller stålet och kroppens mjuka vävnader; syntetvävnad kan fungera som en mellanhand som lindrar symtomen. "Vi behöver också desperat ett syntetiskt organ som kan filtrera selektivt, som mänskliga njurar gör, och detta kan erbjuda en väg till den typen av biofiltrering, "Sa Tian.

Tian och Fang kan också föreställa sig konceptet användbart inom mjuk robotik, ett framväxande fält som tillåter robotar att ha förmågor som hårda material inte har – som att klämma sig in på små platser eller känsligt greppa föremål.

"Det finns så många möjligheter, Fang sa. "Vi ser verkligen fram emot att utforska mer i detalj."

"Detta är verkligen en ny vinkel på biomimetik, ", sa Tian. "Vanligtvis i det här området härmar vi naturlig evolution. Men du kan också efterlikna mänskliga metoder som utvecklats - i det här fallet över tusen år av att tillverka nudlar i Kina."