变化多端!能模仿变色龙皮肤的聚合物

     ▲左上:聚合物的分子结构。 右上:由相同的质体组装而成的超分子结构。左下:模拟猪皮肤力学行为的应力-应变曲线。右下:材料显现出来的颜色。它们的边缘不那么蓝,因为它们以不同的角度接收光线。

生物组织具有复杂的力学性质——柔软、坚韧、灵活——使用合成材料很难进行复制。目前,一个国际研究团队已经成功地制造出一种生物兼容的合成材料,它可以复制组织结构,改变形状同时改变颜色,就像变色龙的皮肤。该成果于近日发表于《科学》杂志。

为了生产医用植入物,我们需要选择与生物组织具有相似力学性质的材料,以减轻炎症或坏死。包括皮肤、肠壁和心脏肌肉在内的许多组织,在伸展时都有柔软而僵硬的特质。到目前为止,用合成材料复制这种行为是不可能的。

研究人员试图用一种独特的三元共聚物来达到这个目的。研究人员发现,通过仔细选择聚合物的结构参数,材料遵循与生物组织相同的应变曲线。同时,因为不需要其他添加物,它也是与生物相容的。

该材料还有另一个特性:它的颜色随变形而变化。这是一种纯粹的物理现象,是由聚合物结构的光散射引起的。原子力显微镜和x射线衍射实验表明,这些聚合物的末端块聚集在纳米球中,分布在聚合物基体中。光干涉这个微相分离的结构,进而依据球体之间的距离产生颜色;所以当材料拉伸时,它会改变颜色。

这一发明可能使医疗植入物或个性化假体(血管植入物,人工植入物,椎间盘的替换)进入一个全面应用的新时代。

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编译:Coke   责编:李雪

来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180329140952.htm