科學(xué)家開發(fā)出可媲美生物軟組織的人工材料
來源：網(wǎng)絡(luò)資源 2009-09-02 10:55:54
據(jù)《每日科學(xué)》網(wǎng)站16日報道，一個來自澳大利亞和韓國的研究小組最近開發(fā)出一種多孔新型海綿狀材料，其力學(xué)特性與生物軟組織非常相似，且包含一個由DNA鏈和碳納米管組成的堅固網(wǎng)絡(luò)。
對于現(xiàn)代植入術(shù)及人工組織和器官的生長來說，生產(chǎn)出與自然特性密切相仿的材料是很重要的。但是，人體內(nèi)的組織具有各種性狀，這些性狀在合成材料中很難再現(xiàn)，因為人體組織既柔軟又十分堅韌。
軟組織，如肌腱、肌肉、血管、皮膚或其他器官，可從細(xì)胞外基質(zhì)獲得其力學(xué)支持，細(xì)胞外基質(zhì)是一個基于蛋白質(zhì)的納米纖維網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞外基質(zhì)中的不同蛋白質(zhì)形態(tài)生產(chǎn)出帶有不同剛度的組織。組織生長用的植入物和棚架需要多孔的軟質(zhì)材料，這些材料通常是非常脆弱的。由于許多生物組織經(jīng)常受到強烈的力學(xué)負(fù)荷，因此為了避免炎癥，植入材料擁有類似的彈性也很重要。同時，該材料必須非常牢固和有彈性，否則它可能會斷裂。
此次開發(fā)的這項新技術(shù)使用DNA鏈作為基質(zhì)，這些DNA鏈將棚架狀碳納米管完全包裹住，并形成了一個膠體。這種膠體在注入特殊容器時可拉成非常細(xì)的線，進而編織成纖維。干燥后的這種纖維具有多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，并包含一個50納米寬的納米纖維交織而成的網(wǎng)絡(luò)。將這些纖維浸泡在氯化鈣溶液中可使DNA發(fā)生進一步交聯(lián)，并導(dǎo)致纖維變得更為密集，連接更為牢固。
這些多孔纖維與生物細(xì)胞外基質(zhì)的膠原纖維網(wǎng)絡(luò)相類似。它們可打結(jié)、編織或紡入像紡織品一樣的結(jié)構(gòu)中。由此，這些材料可像最柔軟的天然組織一樣具有彈性，同時也可從牢固的DNA鏈獲得巨大的強度。
新材料的另一優(yōu)點是其導(dǎo)電性能，它可用作機械傳動裝置、能源存儲器和傳感器的電極。研究人員已生產(chǎn)出一個過氧化氫傳感器，碳納米管可通過催化過氧化氫的氧化以產(chǎn)生一個可測的電流。過氧化氫在正常心臟功能和某些心臟疾病中扮演著重要角色，一個彈性類似于心臟肌肉的傳感器則會對研究這些關(guān)系起到很大的幫助作用。
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