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金属离子的突破导致了新的生物材料:研究人员开发了一种新框架,该框架使弹性体设计成为模块化过程,从而允许将不同金属与单一聚合物混合和匹配,360资讯网,ChinaNews360.com
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金属离子的突破导致了新的生物材料:研究人员开发了一种新框架,该框架使弹性体设计成为模块化过程,从而允许将不同金属与单一聚合物混合和匹配
2021年04月19日    阅读量:52530    新闻来源:360资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

铁和钙等金属在人体中起着至关重要的作用,因此生物工程师愿意将它们整合到用于修复皮肤,血管,肺和其他组织的柔软而有弹性的材料中也就不足为奇了。


设计弹性体(一种具有橡胶般性能的聚合物)是一项费时费力的过程,只能生产出通用性有限的产品。但是康奈尔大学的工程师们开发了一个新的框架,该框架使弹性体的设计成为模块化过程,允许将不同金属与单一聚合物混合和匹配涂料在线coatingol.com


金属离子的突破导致了新的生物材料:研究人员开发了一种新框架,该框架使弹性体设计成为模块化过程,从而允许将不同金属与单一聚合物混合和匹配 360资讯网,ChinaNews360.com


该框架在9月22日于Advanced Materials上发表的“可生物降解的弹性体的螯合交联”中有详细介绍。


康奈尔大学生物铸造实验室的研究人员试图创建一种有弹性的血管移植物以使用铜来帮助修复心脏组织时,便构想出了该框架。


Meinig生物医学工程学院McAdam家庭基金会心脏辅助技术教授王亚东(Yadong Wang)和博士后研究员Chen Chen(Ying Chen)希望将铜结合到他们的移植物中,因为铜在诱导血管生成(新血管从中生长的过程)中发挥作用现有的。


将铜和其他金属离子与聚合物混合仍然是化学领域的利基领域,因此,Chen没有遵循的蓝图。相反,她着手从头开始设计一种生物相容性和可生物降解的弹性体。


Wang的主要突破是使用螯合配体将她的聚合物与铜离子交联-分子通过两个或多个键紧密结合金属离子,“就像蟹钳如何捏住一个物体,” Wang说。尽管螯合键在化学上被认为具有中等强度,但弹性体具有许多交联分子,因此许多螯合配体可以一起形成一个坚固的分子。


而且,由于一种配体可以结合多种金属离子,因此可以产生广泛的机械性能-例如刚度和韧性-以及生物医学性能。例如,聚合物的铜离子可以用锌代替,或者可以使用铜和锌的组合-串联存在于对抗人类衰老的重要酶中。


陈说:“这一发现非常令人兴奋。” “我只是想继续使用铜弹性体,因为我专注于组织工程,但是王教授说:'放慢脚步,我们需要测试该平台的功能强大以及我们可以使用它做些什么。'”


作为概念证明,Chen使用一种聚合物和六种不同的金属设计了六种独特的弹性体,然后使用钙镁混合物制成了第七种弹性体。这是任何人第一次展示出可生物降解的金属离子弹性体,更不用说其中的七个。


“当颖向我展示她的所作所为时,我说,'这种材料真是棒极了,'”王说。“通过这种简单的设计,您可以做很多事情。使用多种不同类型的金属离子,一种聚合物可以变成八种,九种,十种不同的弹性体。”


该研究小组还对其弹性体进行了机械和生物相容性实验,测试了该材料的应力,应变和与活组织一起使用的能力。弹性体的耐久性和生物相容性与医学上使用的更多传统生物材料相匹配。


陈说:“铜材料非常有弹性。” “它可以拉伸至少数百次而不会破裂。”


现在平台已经发布,Chen正在将她的研究重点放在铜弹性体移植物及其修复血管和心脏组织的能力上。同时,她希望其他工程师将使用她的平台来创建新的材料,以改善软组织的重建和再生。


Wang也抱有同样的希望,并说该框架的可能应用不仅限于血管和其他组织,还可以潜在地用于工业弹性体,例如可生物降解的环保轮胎。


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