新的混合水凝胶可以用天富注册来制造人造皮肤

时间:2021-01-15 14:34 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
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麻省理工学院的工程师们已经开发出一种方法,可以将一种叫做水凝胶和弹性体的类明胶聚合物材料结合起来,这种材料可以用来制造人造皮肤和更持久的隐形眼镜。
 
如果你把一块果冻放在厨房的柜台上,它的水分最终会蒸发,留下一团干瘪坚硬的东西——很难让人开胃。水凝胶也是如此。这些类似明胶的聚合物材料主要由水组成,在不可避免地变干之前具有延展性和吸水性。
 
现在,麻省理工学院的工程师们发现了一种防止水凝胶脱水的方法,这项技术可能会制造出更持久的隐形眼镜、有弹性的微流体设备、柔韧的生物电子产品,甚至人造皮肤。天富注册
 
 
看看麻省理工学院的研究人员是如何设计一种不会变干的水凝胶的。视频:梅勒妮Gonick /麻省理工学院
 
麻省理工学院机械工程系罗伯特·n·诺伊斯职业发展副教授赵旋和带领的工程师们设计了一种将水凝胶牢固地结合到弹性体上的方法。弹性体是一种弹性聚合物,如橡胶和硅树脂,像水凝胶一样有弹性,但不透水。他们发现,在水凝胶上覆盖一层薄薄的弹性体层,可以提供一个防水屏障,使水凝胶保持湿润、柔韧和坚固。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。天富注册
 
赵说,该小组的设计灵感来自人类皮肤,它是由一层外表皮结合到下面的真皮层。表皮起着盾牌的作用,保护真皮及其神经和毛细血管网络,以及身体其他部位的肌肉和器官不被晒干。
 
该团队的水凝胶-弹性体混合物在设计上与表皮和真皮之间的结合相似,实际上比表皮和真皮之间的结合要坚硬好几倍。该团队开发了一个物理模型来定量指导各种水凝胶-弹性体键的设计。此外,研究人员正在探索这种混合材料的各种应用,包括人造皮肤。在同一篇论文中,他们报道发明了一种技术,可以将类似血管的微小通道排列到混合材料中。他们还在这种材料中嵌入了复杂的离子电路来模拟神经网络。
 
“我们希望这项工作将为人造皮肤,甚至是具有非常柔软、有弹性的生物功能皮肤的机器人铺平道路,”赵说。
 
这篇论文的第一作者是麻省理工学院的研究生Hyunwoo Yuk。合著者包括麻省理工学院研究生德国阿尔贝托·帕拉达和刘欣悦,前赵国集团博士后张腾,现为雪城大学助理教授。
 
麻省理工学院开发了一种新型水凝胶混合物
 
图(a)显示了水凝胶弹性体微流控芯片的制造程序。图(b)显示hydrogel-elastomer微流体混合支持对流的化学物质(由食品染料在不同颜色)在微流体通道和扩散在水凝胶的化学物质,即使材料拉伸,如图(c),如图所示(d)、微流体混合作为扩散反应研究的平台。来自两个微流控通道的酸碱溶液在ph敏感的水凝胶中扩散,并形成不同颜色的区域(酸液为浅红色,酸液为深紫色)。
 
深入皮肤
 
2015年12月,赵的团队报告称,他们已经开发出一种技术,可以实现水凝胶与金属、陶瓷和玻璃等固体表面的极其牢固的结合。研究人员利用这项技术在水凝胶中嵌入电子传感器,从而制造出一种“智能”绷带。然而,他们发现,水凝胶最终会变干,失去弹性。
 
还有人尝试用盐来处理水凝胶以防止脱水,赵说这种方法很有效,但这种方法会使水凝胶与生物组织不相容。相反,受皮肤启发的研究人员认为,在水凝胶上涂上一种同样具有弹性但又防水的材料将是防止脱水的更好策略。他们很快就在弹性体上找到了理想的涂层,尽管这种橡胶材料有一个主要的挑战:它天生无法与水凝胶结合。
 
“大多数弹性体是疏水性的,这意味着它们不喜欢水,”Yuk说。但水凝胶是水的改良版。所以这些材料彼此不太喜欢,通常不能形成良好的附着力。”
 
该团队试图用他们为固体表面开发的技术将材料粘合在一起,但是对于弹性体,Yuk说,水凝胶的粘合“非常弱”。研究人员在查阅了有关化学键合剂的文献后,发现了一种可能将水凝胶和弹性体结合在一起的候选化合物:二苯甲酮,它可以通过紫外线激活。
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