受骨骼中骨骼生長的啟發(fā)，瑞典林雪平大學(xué)和岡山大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可以在硬化前變形為各種形狀的材料組合。這種材料最初是柔軟的，但后來通過使用骨骼中相同材料的骨骼發(fā)育過程變硬。
當(dāng)我們出生時，我們的頭骨上有縫隙，被稱為囟門的軟結(jié)締組織片覆蓋。正是由于囟門，我們的頭骨可以在出生時變形并順利通過產(chǎn)道。出生后，囟門組織逐漸變成硬骨?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)將類似于這種自然過程的材料組合在一起。
“我們希望將其用于材料需要在不同時間點(diǎn)具有不同屬性的應(yīng)用。首先，材料柔軟而有彈性，然后在硬化時鎖定到位。例如，這種材料可用于復(fù)雜的骨折。它也可以用于微型機(jī)器人——這些柔軟的微型機(jī)器人可以通過一個薄注射器注入體內(nèi)，然后它們會展開并發(fā)育出自己的剛性骨骼”，物理、化學(xué)和生物學(xué)系副教授 Edwin Jager 說(IFM) 在林雪平大學(xué)。
這個想法是在一次研究訪問期間萌生的，當(dāng)時材料科學(xué)家 Edwin Jager 遇到了對骨骼進(jìn)行研究的 Hiroshi Kamioka 和 Emilio Hara。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可以在短時間內(nèi)刺激骨骼生長的生物分子。是否有可能將這種生物分子與 Jager 的材料研究相結(jié)合，開發(fā)出具有可變剛度的新材料?
在隨后的研究中，發(fā)表在Advanced Materials，研究人員構(gòu)建了一種簡單的“微型機(jī)器人”，它可以呈現(xiàn)不同的形狀并改變剛度。研究人員從一種叫做藻酸鹽的凝膠材料開始。在凝膠的一側(cè)，生長了一種聚合物材料。這種材料具有電活性，當(dāng)施加低電壓時，它會改變其體積，從而使微型機(jī)器人沿特定方向彎曲。在凝膠的另一側(cè)，研究人員附著了生物分子，使軟凝膠材料變硬。這些生物分子是從一種對骨骼發(fā)育很重要的細(xì)胞的細(xì)胞膜中提取的。當(dāng)材料浸入細(xì)胞培養(yǎng)基(類似于身體并含有鈣和磷的環(huán)境)中時，生物分子使凝膠礦化并像骨頭一樣硬化。
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