可生物兼容的新材料像变色龙,有望用于研制仿生设备和医学植入体

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楼主 2021-01-10 10:11:28
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据美国每日科学网站近日报道,生物组织拥有复杂的力学性能——柔韧而坚固,但合成材料难以再现这些特性。现在,一个国际团队生产出了一种具有生物兼容性的合成材料,既有生物组织的力学性能,还可在变形时改变颜色,就如变色龙的皮肤一样。研究人员称,新材料有望在生物医学领域大显身手。

为了生产医用植入物,需要选择与生物组织具有相似机械性能的材料,以减轻炎症或坏死。包括皮肤、肠壁和心肌在内的许多组织非常柔软,但在被拉伸时会变硬。迄今为止,合成材料无法再现这种行为。

在最新实验中,研究人员用独特的三嵌段共聚物研制出了拥有生物组织特性的合成物——一种物理交联的弹性体(人造橡胶),其由一个中央块组成,中央块上“嫁接”了像洗瓶刷一样的侧链


他们发现,通过仔细选择聚合物的结构参数,新材料的应变曲线与生物组织(这项研究中是猪皮)相同。新材料也具有生物兼容性,因为它不需要溶剂等添加剂。


此外,新材料还能在变形时改变颜色。科学家解释称,这一物理现象由聚合物结构的光散射引起。原子力显微镜和X射线衍射实验表明,这些聚合物的末端嵌段组装成纳米球,分布于刷子样的聚合物基质中。光线会干扰这种微相分离结构,球体之间因为距离的不同而产生不同的颜色,所以当材料被拉伸时,它会改变颜色。


研究人员表示,新合成聚合物的机械性能(弹性、应变曲线)和光学性前所未有,通过调节“刷子”侧链的长度或密度,可调节这些特性,有望研制出医疗植入物或个性化假体(血管、眼内植入物等)以及具有全新应变能力的材料等。


最新研究由法国国家科学研究院(CNRS)、欧洲同步辐射实验室(ESRF)以及美国科学家携手进行,论文发表于最新出版的《科学》杂志。


论文链接:

http://science.sciencemag.org/content/359/6383/1509


来源:科技日报

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