哈佛大学的一个多学科团队创造了一个非常艰难和弹性凝胶,这也是生物相容性和自愈。
,聚丙烯酰胺凝胶(a)和海藻酸凝胶(b)是脆弱的。新水凝胶(c),然而,一个更复杂的分子结构,有助于释放压力在一个广阔的区域内。红圈代表了钙离子和蓝色三角形和绿色方块代表之间的共价交联链。(图片由Jeong-Yun太阳和Widusha r·k·Illeperuma。)
这些品质使凝胶的潜在替代受损的人类关节和软骨为新的机会在组织工程和药物。这个水性凝胶是由21可伸缩折叠原来的长度。
研究人员描述了水凝胶的性质和合成技术在《自然》杂志上。研究人员使用两种聚合物,即聚丙烯酰胺和海藻酸,合成的新水凝胶。此外,聚丙烯酰胺和海藻酸弱凝胶。然而,当8:1的聚合物混合比,他们创建一个复杂的交联链连锁网络中相互加强。网络的化学结构使分子解体温和在一个巨大的区域而不是凝胶打破。
海藻酸盐凝胶由聚合物链的一部分,创造彼此弱离子键,拘留过程中钙离子引入到水。延长凝胶时,这些钙离子被释放由于破损的离子键疲软,导致凝胶扩大一点,然而,聚合物链的自己呆在一起。
与此同时,聚丙烯酰胺链创建一个网状结构,与海藻酸链共价链接。因此,当凝胶经历一个小裂纹扩展时,聚丙烯酰胺电网促进拉力的分布在一个巨大的区域,从而拉动和打破了海藻酸的随机离子键。
新水凝胶的关键特性是它的能力,保持其在众多延伸的韧性和弹性。弱者之间的离子键钙和藻酸盐可以团聚在拉伸之间的弛豫时间。研究人员已经证明的可能性加速这个过程通过增加环境温度。
据研究人员介绍,新水凝胶可以利用作为一个模型系统研究水凝胶的机理。新材料拥有潜在的在光学,柔软的机器人,和人工肌肉,使保护伤口,以及要求极有弹性的地区和艰难的水凝胶。
来源:http://www.seas.harvard.edu