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用膠帶粘合傷口科學(xué)家模仿蛛絲發(fā)明新材料

2019-11-06 11:33:28來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：蛛絲閱讀量：5927

導(dǎo)讀：據(jù)外媒報(bào)道，研究團(tuán)隊(duì)從蛛絲上的黏性物質(zhì)出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種可以將身體組織快速粘合在一起的材料，可用于手術(shù)后傷口的縫合。蛛絲的黏性來自于蜘蛛分泌的含有帶點(diǎn)多糖的黏性物質(zhì)，這種物質(zhì)可以迅速?gòu)纳矬w表面吸收水分從而加強(qiáng)黏性效果。

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】自然一直是人類學(xué)習(xí)的對(duì)象，生活中很多常見事物的創(chuàng)造都來自對(duì)動(dòng)植物的學(xué)習(xí)。小時(shí)候老師就教導(dǎo)我們?nèi)祟愊蝤B類學(xué)習(xí)發(fā)明了飛機(jī)，向海豚學(xué)習(xí)發(fā)明了聲吶，向蝙蝠學(xué)習(xí)發(fā)明了雷達(dá)。自1960年仿生學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科出現(xiàn)之后，人類對(duì)生物的學(xué)習(xí)步入了新的階段，仿生材料也開始進(jìn)入大眾的視野。

　　自然界多不勝數(shù)的物質(zhì)中，蛛絲一直吸引著科學(xué)家的注意力。天然蛛絲是一種極其優(yōu)異的材料，具有約為鋼鐵5倍的高比強(qiáng)度、約為芳綸10倍的彈性以及優(yōu)越的堅(jiān)韌性等特點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，科學(xué)家對(duì)蛛絲的仿生學(xué)研究一直局限于結(jié)構(gòu)上，試圖制造出可大量生產(chǎn)的具有與天然蛛絲相似結(jié)構(gòu)與功能的人工材料。但是近來自麻省理工的工程師們卻帶來了新的研究方向與研究成果。

　　據(jù)外媒報(bào)道，研究團(tuán)隊(duì)從蛛絲上的黏性物質(zhì)出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種可以將身體組織快速粘合在一起的材料，可用于手術(shù)后傷口的縫合。蛛絲的黏性來自于蜘蛛分泌的含有帶點(diǎn)多糖的黏性物質(zhì)，這種物質(zhì)可以迅速?gòu)纳矬w表面吸收水分從而加強(qiáng)黏性效果。根據(jù)這種原理，研究人員利用聚丙烯酸吸收身體組織的水分，制作出模仿蜘蛛絲的“膠帶”，這種膠帶將在短時(shí)間內(nèi)輕松密封普通縫合方式難度很大的軟組織以及肺和氣管等脆弱組織。

　　仿生材料的研發(fā)與普通的材料研發(fā)相同，都要經(jīng)過多個(gè)流程，都需要多種儀器的協(xié)助。不同的是仿生材料研發(fā)首先要對(duì)模仿的生物材料進(jìn)行觀察分析。以此次的“膠帶”為例，想要制造與蛛絲具有相似黏性的材料，首先要研究蛛絲黏性的來源以及產(chǎn)生黏性的原理，然后才能根據(jù)發(fā)現(xiàn)的原理尋找功能相似的替代材料。現(xiàn)代的分析檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，很多分析儀器都可以在研究蛛絲粘性的過程種發(fā)揮作用，例如掃描探針顯微鏡可以對(duì)蛛絲進(jìn)行原子級(jí)與納米級(jí)的原位觀察、X射線熒光分析儀可以分析蛛絲的化學(xué)組成、傅里葉變換紅外分光光度計(jì)和紫外可見分光光度計(jì)等光譜儀器也可以分析蛛絲的成分，此外還有色譜與質(zhì)譜儀器。先進(jìn)的儀器可以幫助研究人員收集生物材料的信息以便進(jìn)行下一步模仿。

　　材料開發(fā)完成后同樣需要儀器對(duì)新材料的性能進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，例如通過粒度分布測(cè)量?jī)x與比表面積/細(xì)孔分布測(cè)量?jī)x等儀器評(píng)估材料的物理特性，通過電磁力微小試驗(yàn)機(jī)、微小硬度計(jì)、精密試驗(yàn)機(jī)等儀器評(píng)估材料的機(jī)械性能，通過熱分析儀等儀器評(píng)估材料的熱特性……試驗(yàn)通過之后往往還需要大量長(zhǎng)期的實(shí)用反饋。

　　蛛絲膠帶目前還未進(jìn)入實(shí)用階段，研究人員表示他們需要進(jìn)行更多的動(dòng)物測(cè)試，他們也希望在試驗(yàn)中能為這種新的粘合材料找到更多的應(yīng)用領(lǐng)域。人們已經(jīng)成功研發(fā)出了鯊魚皮泳衣、荷葉超疏水織物等仿生材料，相信蛛絲膠帶的實(shí)際應(yīng)用不會(huì)太遠(yuǎn)。

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