科學家開發出可媲美生物軟組織的人工材料
來源：網絡資源 2009-09-02 10:55:54
據《每日科學》網站16日報道，一個來自澳大利亞和韓國的研究小組最近開發出一種多孔新型海綿狀材料，其力學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絡。
對于現代植入術及人工組織和器官的生長來說，生產出與自然特性密切相仿的材料是很重要的。但是，人體內的組織具有各種性狀，這些性狀在合成材料中很難再現，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，可從細胞外基質獲得其力學支持，細胞外基質是一個基于蛋白質的納米纖維網絡。細胞外基質中的不同蛋白質形態生產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材料，這些材料通常是非常脆弱的。由于許多生物組織經常受到強烈的力學負荷，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。
此次開發的這項新技術使用DNA鏈作為基質，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構，并包含一個50納米寬的納米纖維交織而成的網絡。將這些纖維浸泡在氯化鈣溶液中可使DNA發生進一步交聯，并導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胞外基質的膠原纖維網絡相類似。它們可打結、編織或紡入像紡織品一樣的結構中。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。
新材料的另一優點是其導電性能，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系起到很大的幫助作用。
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