科学家开发出可媲美生物软组织的人工材料
时间:2017-12-07

  科学网 - 科学家已经开发出了与生物软组织相媲美的人造材料

  据“每日科学”网站5月16日报道,来自澳大利亚和韩国的研究小组最近研制出一种新型多孔海绵材料,其机械性能与生物软组织非常相似,并含有由DNA链和碳纳米管组成的聚合物链由坚实的网络组成。

  对于现代植入物和人造组织和器官的生长,生产与自然界非常相似的材料非常重要。然而,人体组织具有各种难以在合成材料中复制的性状,因为人体组织既柔软又非常坚韧。

  诸如肌腱,肌肉,血管,皮肤或其他器官的软组织从细胞外基质获得其机械支持,所述细胞外基质是基于蛋白质的纳米纤维网络。细胞外基质中的不同蛋白质形态产生具有不同刚度的组织。用于组织生长的植入物和脚手架需要多孔软材料,其通常非常脆弱。由于许多生物组织经常受到强烈的机械负荷,植入材料具有相似的弹性以避免炎症也是重要的。同时,材料必须非常坚固和灵活,否则可能会破裂。

  这次开发的新技术使用DNA链作为完全包裹脚手架碳纳米管并形成凝胶的基质。这种凝胶注入特殊的容器后,可以拉成非常细的线,然后织成纤维。干燥的纤维具有多孔海绵状结构并且包含交织的50纳米宽的纳米纤维网络。将这些纤维浸泡在氯化钙溶液中允许DNA进一步交联并导致纤维变得更密集并且更牢固地连接。

  这些多孔纤维类似于生物细胞外基质的胶原纤维网络。它们可以打结,编织或纺织成结构如纺织品。因此,这些材料与最柔软的天然组织一样灵活,同时由强大的DNA链获得巨大的强度。

  新材料的另一个优点是其导电性,可用作机械执行器,储能器和传感器电极。研究人员已经生产出一种可以催化过氧化氢氧化产生可测量电流的过氧化氢传感器。过氧化氢在正常心脏功能和一些心脏疾病中起着重要的作用。一种与心肌弹性相似的传感器可以极大地帮助研究这些关系。

  每日科学网站报道原文(英文)