水自愈生物塑料
据一个国际研究小组,一滴水可自愈合由来自鱿鱼圈牙齿的遗传密码衍生的多相聚合物,这在有一天有朝一日可能会延长医疗植入物、光缆以及其他难以原位修复的对象的寿命。
“这种塑料的独特之处是用一滴水把自己钉到一起的能力,”宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学教授Melik Demirel说。 “还有其他自我修复的材料,但不是用水”。
Demirel和他的团队着眼于世界各地收集的鱿鱼的环形齿 - 在地中海、大西洋、靠近夏威夷、阿根廷和日本海 - 发现具有自我修复性质的蛋白质是无处不在的。然而,正如他们在最近一期的科学报告中强调的那样,“由天然资源获得的该类蛋白质产率很低(大约5公斤的鱿鱼可获得1克鱿鱼环形齿蛋白),并且天然材料的组份随鱿鱼物种的不同而变化”“。
为了不消耗鱿鱼群,并有一个统一的材料,研究人员利用生物技术在细菌中制造蛋白质。然后聚合物可通过溶剂蒸发进行热成型或者浇铸。
这种两部分材料是一种共聚物,一部分是软的无定型部分,另一部分是更结构化的分子结构。结构化部分由通过氢键连接的扭曲或折叠的片状氨基酸链组成。这部分为聚合物提供了强度,无定形链段提供了自愈性。
研究人员创建了狗骨形的聚合物样品,然后切成两半。用约113华氏度的温水(比体温稍高)并用金属工具施加微量的压力,样品的两半就团聚成原先的狗骨形状。强度试验表明,愈合后材料的强度与最初创建时一样。
“如果大洋里的光缆断裂,解决它的唯一办法就是更换它,” Demirel说。 “有了这种材料,就可以治愈电缆并继续使用,节省了时间和金钱。
“也许有一天,我们可以将这种方法用于创伤愈合和其他应用,”他说。 “看看未来我们是否能以这种方式促进伤口的愈合将是很有趣的,所以这就是我现在要关注的地方。”
新材料在线编译整理——翻译:王晶晶 校正:摩天轮
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