2021年2月25日
亚博网站下载材料科学家从加州大学洛杉矶分校(加州大学洛杉矶分校)和他们的合作者一起设计了一种新的技术来创建复制内部结构的合成生物材料,强度、耐久性和stretchiness肌腱和其他生物组织。亚博网站下载
人工肌腱材料的微观照片由加州大学洛杉矶分校材料科学家。亚博网站下载增强的细节。图像1厘米宽的真实规模。图片来源:Sidi段、吴Shuwang Mutian华,Ximin他/加州大学洛杉矶分校。
团队设计了一个双管齐下的过程来改善目前的水凝胶的强度,可以用来制造韧带、人工肌腱和软骨10倍的努力相比,自然组织。
尽管主要含有水和固体含量非常少(约10%的聚合物),水凝胶更坚固的凯夫拉尔和橡胶相比,聚合物都是100%。
这一发现从来没有意识到在water-laden直到这项研究最近发表在聚合物自然日报》。新水凝胶可以提供涂料可穿戴或植入医疗设备来增强他们的舒适,健康和长期性能。
这项工作显示了一个非常有前途的途径和对人工生物材料,如果不是比,自然生物组织亚博网站下载。”
研究组长Ximin他助理教授材料科学与工程,萨姆厄工程学院,加州大学洛杉矶分校亚博网站下载亚博老虎机网登录
水凝胶是一种广泛的一类材料组成的内部结构,构成纵横凝胶或聚合物。亚博网站下载
他们表现出的潜力被用作替代组织,短时间关闭伤口或长期甚至永久的解决方案。凝胶可能用于可穿戴电子产品和柔软的机器人。
但是现有的水凝胶不够耐用或健壮的复制或替换组织要求和反复弯曲而轴承重量转移。
克服这些问题,UCLA-led团队使用的组合结构和分子工程方法,使水凝胶早些时候没有一起使用。
最初,团队采用一种技术称为“freeze-casting”——巩固过程,导致形成的集中和多孔聚合物,类似海绵。然后,他们进行了“盐析”治疗聚合和结晶聚合物链成粗大的纤维。
新得到的水凝胶包括一系列的连接结构在不同尺度从分子水平到几毫米。等多个层次结构,非常类似于生物的同类产品,使得材料更可扩展的和强大的。
研究人员表明,这种通用技术的适应性很强,可以模仿人体不同的软组织。
创建的团队通过使用聚乙烯醇水凝胶的原型,材料由美国食品和药物管理局已经批准。其耐久性测试,没有30000次的拉伸测试后恶化的迹象。
新水凝胶生成一个生动的光下闪闪发光,类似于真正的肌腱,这证实了微凝胶或纳米结构,发达。
除了生物医学应用,突破可以有前途的生物电子学或手术机器运行的无数的周期,和3 d印刷之前无法实现的一个配置,由于水凝胶的灵活性。
研究人员表明,这种3 d打印的水凝胶体系结构可以改变成其他形状悬而未决的湿度变化,酸度、温度。当用作人造肌肉,他们更有弹性,可以产生巨大的力量。
这项研究的联合作者,来自加州大学洛杉矶分校,是材料科学博士生Mutian华和博士后学者Shuwang吴。亚博网站下载亚博老虎机网登录其他作者研究的加州大学洛杉矶分校的马Yanfei Yusen赵,张梓琳Chen和弗仑克尔是;约瑟夫·Strzalka和华周从伊利诺斯州的阿贡国家实验室;和朱鑫源在中国上海交通大学。
这项研究是由美国国家科学基金会资助,美国空军科学研究办公室,和海军研究办公室。亚博老虎机网登录研究的一部分进行在阿贡国家实验室,这是由美国能源部。
期刊引用:
华,M。等。(2021)强烈的freeze-casting艰难的通过协同水凝胶和盐析。自然。doi.org/10.1038/s41586 - 021 - 03212 - z。
来源:https://www.ucla.edu/