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金屬離子的突破導致了新的生物材料:研究人員開發了一種新框架,該框架使彈性體設計成為模塊化過程,從而允許將不同金屬與單一聚合物混合和匹配,中國建材網,cnprofit.com
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金屬離子的突破導致了新的生物材料:研究人員開發了一種新框架,該框架使彈性體設計成為模塊化過程,從而允許將不同金屬與單一聚合物混合和匹配
2021年04月19日    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com    |  投稿

鐵和鈣等金屬在人體中起著至關重要的作用,因此生物工程師愿意將它們整合到用于修復皮膚,血管,肺和其他組織的柔軟而有彈性的材料中也就不足為奇了。


設計彈性體(一種具有橡膠般性能的聚合物)是一項費時費力的過程,只能生產出通用性有限的產品。但是康奈爾大學的工程師們開發了一個新的框架,該框架使彈性體的設計成為模塊化過程,允許將不同金屬與單一聚合物混合和匹配中國建材網cnprofit.com。


金屬離子的突破導致了新的生物材料:研究人員開發了一種新框架,該框架使彈性體設計成為模塊化過程,從而允許將不同金屬與單一聚合物混合和匹配 中國建材網,cnprofit.com


該框架在9月22日于Advanced Materials上發表的“可生物降解的彈性體的螯合交聯”中有詳細介紹。


康奈爾大學生物鑄造實驗室的研究人員試圖創建一種有彈性的血管移植物以使用銅來幫助修復心臟組織時,便構想出了該框架。


Meinig生物醫學工程學院McAdam家庭基金會心臟輔助技術教授王亞東(Yadong Wang)和博士后研究員Chen Chen(Ying Chen)希望將銅結合到他們的移植物中,因為銅在誘導血管生成(新血管從中生長的過程)中發揮作用現有的。


將銅和其他金屬離子與聚合物混合仍然是化學領域的利基領域,因此,Chen沒有遵循的藍圖。相反,她著手從頭開始設計一種生物相容性和可生物降解的彈性體。


Wang的主要突破是使用螯合配體將她的聚合物與銅離子交聯-分子通過兩個或多個鍵緊密結合金屬離子,“就像蟹鉗如何捏住一個物體,” Wang說。盡管螯合鍵在化學上被認為具有中等強度,但彈性體具有許多交聯分子,因此許多螯合配體可以一起形成一個堅固的分子。


而且,由于一種配體可以結合多種金屬離子,因此可以產生廣泛的機械性能-例如剛度和韌性-以及生物醫學性能。例如,聚合物的銅離子可以用鋅代替,或者可以使用銅和鋅的組合-串聯存在于對抗人類衰老的重要酶中。


陳說:“這一發現非常令人興奮?!?“我只是想繼續使用銅彈性體,因為我專注于組織工程,但是王教授說:'放慢腳步,我們需要測試該平臺的功能強大以及我們可以使用它做些什么。'”


作為概念證明,Chen使用一種聚合物和六種不同的金屬設計了六種獨特的彈性體,然后使用鈣鎂混合物制成了第七種彈性體。這是任何人第一次展示出可生物降解的金屬離子彈性體,更不用說其中的七個。


“當穎向我展示她的所作所為時,我說,'這種材料真是棒極了,'”王說?!巴ㄟ^這種簡單的設計,您可以做很多事情。使用多種不同類型的金屬離子,一種聚合物可以變成八種,九種,十種不同的彈性體?!?/p>


該研究小組還對其彈性體進行了機械和生物相容性實驗,測試了該材料的應力,應變和與活組織一起使用的能力。彈性體的耐久性和生物相容性與醫學上使用的更多傳統生物材料相匹配。


陳說:“銅材料非常有彈性?!?“它可以拉伸至少數百次而不會破裂?!?/p>


現在平臺已經發布,Chen正在將她的研究重點放在銅彈性體移植物及其修復血管和心臟組織的能力上。同時,她希望其他工程師將使用她的平臺來創建新的材料,以改善軟組織的重建和再生。


Wang也抱有同樣的希望,并說該框架的可能應用不僅限于血管和其他組織,還可以潛在地用于工業彈性體,例如可生物降解的環保輪胎。


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