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北航将天然材料与聚合物混合研发出更好的生物医学植入新材料

2020-08-21 17:225050
北航大学(beihanguniversity)的一个研究小组已经成功地将天然和人造材料结合起来,制造出了坚固的结构,尽管研究人员表示,在将这些材料植入人体之前,还需要进一步的研究工作。
 
虽然其他研究人员已经开发出了丝的复合材料,但他们通常只研究其主要蛋白质或短纤维。然而,关先生专注于用一根长的单丝织成的丝织物。蚕茧的纤维长度可以超过1500米。当整体使用时,它们能比一系列较短、离散的应力更有效地分配机械应力。
 
项目负责人关娟说:
 
“丝绸在生物医学应用方面有很大的潜力。丝绸是万能的,人体对它的耐受性很强,甚至可以降解和吸收。”
 
Guan的研究小组使用普通家蚕的蚕丝,以及野生物种柞蚕的更坚韧、更具弹性的纤维。
 
研究人员将这种织物与聚合物基体(如环氧树脂)结合在一起,环氧树脂用于粘合剂。织物和聚合物一起形成了一个层压板,类似于一些家具上耐用的表面覆盖物,可以切割成所需的形状。
 
研究小组说,这些新材料的特性可以使它们比现在使用的材料更适合人体内的组织。他们正与骨科医生合作,制造出类似笼子的结构,在手术后融合时,可以暂时固定脊椎骨,这项任务通常是用金属完成的。
 
据报道,丝绸复合材料的硬度和刚度更适合骨骼,使其比金属结构更具弹性,但更舒适。
 
虽然环氧树脂牢固地附着在丝纤维上,研究人员承认了一个“主要缺点”—人体无法分解和吸收环氧树脂,这意味着它不适合用于打算溶解的植入物。
 
为了解决这个问题,Guan近开始研究生物高聚物,就像丝绸一样,人体可以分解和吸收。然而,与含有环氧树脂的复合材料相比,这些复合材料的内聚力更小。
 
她说:“关键问题是如何使生物高聚物和真丝织物之间的界面更加牢固。”。
 
科学家们还用其他类型的纤维来补充丝绸。在近的一项研究中,他们在混合物中加入了碳纤维。
 
碳纤维研究的作者罗伯特O里奇说:
 
“将蚕丝与其他纤维‘杂交’的概念使我们有可能生产出一系列性能优良的产品,您可以针对特定的应用进行优化。这些新型结构材料的潜在用途可能是“任何地方”——在人体内,甚至在网球拍或飞机发动机上。”
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