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新型可变形材料可以制造下一代医疗植入物

2020-02-24 11:03:57来源:

科学家已经开发出一种新的可变形材料,可以在给定的时间转变为任何形状。

为了证明这一发现,研究人员创造了一种由相同材料制成的人造花蕾,并对其编程以使其在选定的时间开花或改变形状。但是,除了创建实验室种植的花蕾外,该材料还可以用于制造在体内可控速率下采用正确形状的医疗植入物。

科学家们长期以来一直在开发可变形的材料。然而,它们通常需要外部触发器来开始改变形式,例如改变光照水平,温度或酸度。在某些情况下,外部触发器是不允许的或无效的,尤其是在人体内部。

由此,北卡罗来纳大学教堂山分校的材料科学家谢尔盖·谢科(Sergei Sheiko)创造了一种带有内部时钟的材料,该时钟可以在给定的时间进行转换。这样可以随时间修改和控制转换。

Sheiko告诉Live Science:“这类似于咖啡机或洗衣机。”“您拨打计时器,让它运行。”

研究团队从传统的软聚合物开始,改变了其分子结构。材料所采用的形状由两个起反作用力的化学键网络控制。一种是弹性的,可以保持负责变形过程的能量,另一种可以流动,可以控制材料形成最终形状的速度。通过控制这两个键的数量,强度和位置,研究人员能够对结构从几秒到几小时的展开过程进行编程。

Sheiko说:“这项工作的主要动机是赋予合成材料以活组织的功能和特性。”

由这种材料制成的生物医学植入物可以被编程为在插入体内后改变其形状。研究人员说,初始形状可能需要非侵入性至微创手术,但最终形状可能会自行扩展以适合植入物的最终所需形状。

研究人员的下一步将是探索如何在形状转变之前引入休眠期,并在给定时间加速变化。

研究小组在《自然通讯》杂志上发表了他们的发现。