科學(xué)家開發(fā)出性能可調(diào)的熱塑性生物材料
發(fā)布時間:2021-01-28 13:13 瀏覽次數(shù):792
摘要:研究人員成功地“微調(diào)”了一種新型的熱塑性生物材料,因此可以獨立控制其在人體中的降解速率和機械性能。這種材料是由英國伯明翰大學(xué)和美國杜克大學(xué)的團(tuán)隊設(shè)計的聚酯,用于軟組織修復(fù)或柔性生物電子學(xué)。
研究人員成功地“微調(diào)”了一種新型的熱塑性生物材料,因此可以獨立控制其在人體中的降解速率和機械性能。這種材料是由英國伯明翰大學(xué)和美國杜克大學(xué)的團(tuán)隊設(shè)計的聚酯,用于軟組織修復(fù)或柔性生物電子學(xué)。很難對能夠成功復(fù)制生物組織所需的彈性和強度但可以在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)進(jìn)行生物降解的材料進(jìn)行工程設(shè)計。這是因為用于產(chǎn)生材料機械性能的化學(xué)物質(zhì)通常還控制其降解速率。該團(tuán)隊現(xiàn)在已經(jīng)展示了如何添加琥珀酸(一種天然存在于體內(nèi)的產(chǎn)品)可用于控制降解速率。研究人員展示了聚酯生物材料如何在四個月的時間內(nèi)逐漸降解,健康的組織得以生長并最終替代了植入物。還對大鼠進(jìn)行了測試,以確認(rèn)該材料的生物相容性和安全性。立體化學(xué)調(diào)節(jié)以控制材料強度通過改變琥珀酸的量,研究團(tuán)隊可以控制水滲透材料的速率,從而控制降解速率。通常,增加降解速率的結(jié)構(gòu)變化將導(dǎo)致強度損失,但是這種材料已被設(shè)計為具有模仿天然橡膠的特殊立體化學(xué),并且可以很好地控制其機械性能。這意味著可以通過進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧Ⅲw化學(xué)調(diào)節(jié)來補償強度的損失。迄今為止,這是任何其他可降解生物材料都沒有實現(xiàn)的重大進(jìn)步。該研究的合著者安德魯·多夫(Andrew Dove)教授解釋說:生物組織很復(fù)雜,并且具有不同的彈性。幾十年來,人們一直在嘗試生產(chǎn)具有適當(dāng)物理特性并且在體內(nèi)降解的合成替代品。 “部分挑戰(zhàn)在于“一刀切”的做法無法奏效。我們的研究開辟了工程化的生物植入物可以針對每種特定應(yīng)用微調(diào)生物植入物的特性。杜克大學(xué)的馬修·貝克爾(Matthew Becker)教授指出,生物材料和再生醫(yī)學(xué)界已被嚴(yán)格限制為少數(shù)幾種缺乏本研究報告的特征多樣性的材料。 “我們開發(fā)的材料正在不斷尋找新材料。在生物材料方面提供了真正的進(jìn)步。這種材料的可調(diào)節(jié)性使其適合各種應(yīng)用,從替換骨頭到血管支架再到可穿戴電子設(shè)備。在更高級的演示中證明材料的生物相容性及其用途?!?/span>