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可生物兼容的新材料像變色龍

發布時間:2020-03-15  瀏覽:

據美國每日科學網站近日報道,生物組織擁有複雜的力學性能——柔韌而堅固,但合成材料難以再現這些特性。現在,一個國際團隊生產出了一種具有生物兼容性的合成材料,既有生物組織的力學性能,還可在變形時改變顏色,就如變色龍的皮膚一樣。研究人員稱,新材料有望在生物醫學領域大顯身手。

為了生產醫用植入物,需要選擇與生物組織具有相似機械性能的材料,以減輕炎症或壞死。包括皮膚、腸壁和心肌在內的許多組織非常柔軟,但在被拉伸時會變硬。迄今為止,合成材料無法再現這種行為。

在最新實驗中,研究人員用獨特的三嵌段共聚物研製出了擁有生物組織特性的合成物——一種物理交聯的彈性體(人造橡膠),其由一個中央塊組成,中央塊上“嫁接”了像洗瓶刷一樣的側鏈。

他們發現,通過仔細選擇聚合物的結構參數,新材料的應變曲線與生物組織(這項研究中是豬皮)相同。新材料也具有生物兼容性,因為它不需要溶劑等添加劑。

此外,新材料還能在變形時改變顏色。科學家解釋稱,這一物理現象由聚合物結構的光散射引起。原子力顯微鏡和X射線衍射實驗表明,這些聚合物的末端嵌段組裝成納米球,分布於刷子樣的聚合物基質中。光線會幹擾這種微相分離結構,球體之間因為距離的不同而產生不同的顏色,所以當材料被拉伸時,它會改變顏色。

研究人員表示,新合成聚合物的機械性能(彈性、應變曲線)和光學性前所未有,通過調節“刷子”側鏈的長度或密度,可調節這些特性,有望研製出醫療植入物或個性化假體(血管、眼內植入物等)以及具有全新應變能力的材料等。

最新研究由法國國家科學研究院(CNRS)、歐洲同步輻射實驗室(ESRF)以及美國科學家攜手進行,論文發表於最新出版的《科學》雜誌。

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