カメレオンの皮膚を模倣するポリマー

Anonim

生物学的組織は、合成材料を用いて再現するのが困難である、柔らかではあるが強い、強靭でありながら柔軟性のある複雑な機械的特性を有する。 国際的なチームは、組織力学を再現し、カメレオンのような形を変えると色を変化させる生体適合性合成材料を生産しています。 これらの結果は、CNRS、オートティッシュ大学、ヨーロッパシンクロトロン学会(ESRF)の研究者が米国の大学(ノースカロライナ大学、アクロン大学チャペルヒル校)に貢献したもので、2018年3月30日に 科学 彼らは生物医学装置のための新しい材料を約束します。

医療用インプラントを製造するためには、炎症または壊死を緩和するために、生物学的組織と同様の機械的特性を有する材料を選択する必要がある。 皮膚、腸壁、および心筋を含む多くの組織は、軟化しているがまだ伸張しているときに硬化しているという特徴を有する。 今まで、合成物質でこの挙動を再現することは不可能でした。

研究者は、独自のトリブロックコポリマーを用いてこれを達成しようと試みた。 それらは、側鎖がグラフトされた(瓶の刷毛のような)中央ブロックと各端部に線状端子ブロックとからなる物理的に架橋したエラストマーを合成した(図参照)。 研究者らは、ポリマーの構造パラメータを慎重に選択することによって、材料が生体組織と同じ歪み曲線、この場合はブタ皮膚に従うことを見出した。 それは添加剤、例えば溶媒を必要とせず、生物学的液体の存在下で安定しているので、生体適合性でもある。

実験中に材料の別の特性が現れました。変形すると色が変わります。 科学者が示しているように、これはポリマー構造からの光散乱によって引き起こされる純粋に物理的な現象である。 原子間力顕微鏡法およびX線回折実験は、これらのポリマーの末端ブロックがブラシポリマーマトリックス中に分布したナノメートルの球体で集合することを示している。 光は、このミクロ相分離構造と干渉して、球の間の距離に応じた色を生成する。 素材が伸ばされると色が変わります。 カメレオンが色を変える方法を説明するのと同じメカニズムです。

従って、研究者は、機械的性質(柔軟性、歪みプロファイル)と光学的性質の両方を有する独特の合成ポリマーをコード化することに成功している。 これまで決して達成されたことはありません。 ブラシの様々な側鎖の長さまたは密度を調節することによって、これらの特性を調節することができる。 この発見は、医療用インプラントまたはよりパーソナライズされたプロテーゼ(血管インプラント、眼内インプラント、椎間板の置換)、および全く新しい歪みプロファイルを有する材料、およびまだ想像されていない用途につながる可能性がある。

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