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蠶絲與聚合物混合,制造出更好的生物醫用植入物

蠶絲與聚合物混合,制造出更好的生物醫用植入物

  北京航空航天大學的一個團隊成功地將天然材料和人工材料結合在一起,創造出了堅固的結構,盡管研究人員表示,在將其植入人體之前還需要進一步的工作!秾I工程雜志》發表了這些初步結果。

  雖然其他研究人員已經開發出了與蠶絲有關的復合材料,但他們通常只研究它的主要蛋白質或短纖維。然而,關一直專注于用一根長而單一的線織成的絲織品。蠶繭的纖維長度可以超過1500米。當整體使用時,它們比一系列較短的、離散的應力分布更有效。

  項目負責人關娟說:“蠶絲在生物醫學應用方面具有巨大潛力。絲綢用途廣泛,人體對它的耐受性很好,甚至可以降解和吸收它。”關教授的團隊使用了來自普通家養蠶的絲,以及來自野生品種柞蠶的更堅韌、更具彈性的纖維。

  研究人員將這種織物與聚合物基質相結合,如用于粘合劑的環氧樹脂?椢锖途酆衔镆黄鹦纬闪藢訅喊——類似于在一些家具上發現的耐用表面——可以切割成所需的形狀。

  研究小組說,這些新材料的特性可以使它們比目前使用的材料更適合人體組織。他們正在與骨科醫生合作,創造一種類似籠子的結構,可以在手術后椎體融合時暫時固定在原位,而手術通常是用金屬完成的。

  據報道,絲復合材料的硬度和硬度與骨骼的相容性更好,這使得它們比金屬結構更有彈性,也更舒適。

  雖然環氧樹脂牢固地附著在絲纖維上,但研究人員承認它有一個“主要的缺點”——身體不能分解和吸收環氧樹脂,這意味著它不適合植入物溶解。

  為了解決這個問題,關最近開始研究生物高聚物,比如蠶絲,人體可以分解和吸收。然而,這些復合材料的內聚性比環氧樹脂的要低。

  她說:“關鍵問題是如何使生物聚合物和真絲織物之間的界面更加堅固。”

  科學家們還在絲綢中添加了其他種類的纖維。在最近的一項研究中,他們在混合物中加入了碳纖維。

  碳纖維研究的作者Robert O. Ritchie說:“將蠶絲與其他纖維‘混合’的概念使它有可能產生一個相當不錯的性能譜,你可以為給定的應用進行優化。這些新型結構材料的潛在用途可能在‘任何地方’——在人體內,甚至在網球拍或飛機引擎上。”

  這些初步結果發表在專業的工程雜志上。

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