麻省理工学院研究人员正在生产新型的合成聚合物 - 溶剂凝胶,称为组织模拟凝胶,该凝胶模拟了真实的天然组织的响应。
为了设计和改善士兵和平民佩戴以防止严重影响的防护装备,需要深入了解,以解码软体组织如何应对爆炸,弹道攻击或脑震荡。
Bo Qing,一名生物工程研究生,在麻省理工学院副教授Krystyn J. Van Vliet的领导下工作, is exploring the effect of traumatic force on rodents’ brain tissue and thereby creating artificial substitutes to gain a better understanding on how to prevent those kinds of injuries.
如果我们可以设计一种模仿这种影响反应的材料,那么用作伤害模型并评估可以最大程度地减少这种危害的新保护设备将非常有帮助。2020欧洲杯下注官网
Qing正在分析基于多二甲基硅氧烷(PDMS)的凝胶,这些凝胶是多层,透明和弹性的,以作为脑组织的原型。早些时候,研究小组检测到交联的PDMS凝胶组成,这与心脏组织的撞击反应密切相关。
我们想研究诸如大脑,心脏和肝脏之类的生物组织如何应对影响,然后找到可以概括这些反应的合成模拟物,因为它们对军队将非常有帮助,例如,制定新的保护策略并了解伤害如何受伤实际发生。
Bo Qing,一名生物工程研究生,在麻省理工学院副教授Krystyn J. Van Vliet的领导下工作
从本质上讲,这些是PDMS化学交联的网络,并带有PDMS溶剂。这些凝胶有很多不同的变化,我们基本上可以调整交联的与聚合物基碱化学计量比,PDMS溶剂的分子量以及用于这些不同类型的凝胶的溶剂量。Qing说,就该顶层而言,我要变化的某些特性是其刚度以及其厚度,以调整对冲击的整体材料响应和匹配我们感兴趣的组织的材料。
清楚23岁,是二年级博士生,并在加利福尼亚大学伯克利分校获得学士学位。他拥有国防科学和工程研究生奖学金,并预计到2018年欧洲杯线上买球将获得博士学位。
一些有机凝胶由美国陆军研究实验室提供,该实验室还资助了这项研究工作。
Qing通过使用不同类型的PDMS不使用溶剂来创建顶层。据他说,用替代品与脑组织等非常柔软的组织一起工作非常复杂。
当您处理合成凝胶时,一旦达到一定的刚度水平,如果您试图低于该水平,凝胶就会变得非常非常粘,因此它很难与我一起工作,尤其是对我来说,因为我工作了庆说,材料量很小,并通过物理接触凝胶表面来分析响应。
根据首席研究员范弗利特(Van Vliet)的说法,使用合成凝胶模仿软组织比用陶瓷/金属替代品复制硬骨组织更为复杂。
当您进入这些“软组织”时,就像您的心脏,大脑,肝脏一样,它们更加复杂。您正在使用聚合物代替金属和陶瓷。有很多参数可以调节,但是通常这些参数相互耦合,因此,随着材料变得越来越较不硬,例如,它也变得越来越粘。范·弗利特(Van Vliet)解释说,在组织中并不总是如此,但是对于许多工程聚合物来说都是如此。
BO使用这种方法生成了一些关于脑组织的第一批数据,然后使用相同的方法来了解如何设计聚合物以匹配或保护组织。我们可以制作出一种非常非常复杂的材料,看起来像脑组织,有多层,白色和灰色物质,但这并不是重点。关键是要使您尽可能简单地模仿感兴趣的机械行为,以便您最终可以大规模地制造其中的许多材料,并补充说。
为了建立用于精确测量的参数,Qing对凝胶替代物和啮齿动物组织的纳米插入器进行了撞击测试。该研究的设置以增加影响率的增加,将材料内摆的探针驱动。
您得到的是将探针的位移作为时间的函数,从此输出中,我们可以根据探针能够渗透到材料中的最大深度来分析此数据,以使材料对穿透性的抗性诸如抗渗透率之类。清楚解释说,从这些不同的弹跳中,我们可以基本分析影响能量消散的速度和速度。
尽管设置时间需要更长的时间,但大约需要三秒钟来进行每个冲击指标实验。然后在Millinewtons中确定撞击负荷,并再次以不同的影响速度和力进行测试。
金说,我一直在表征各种组织的这些影响反应,然后设计具有相同影响响应特性的合成凝胶。
大自然涵盖的设计空间很多,我们现在实际上无法访问。但是社区正在通过Bo的“如何调整”等实验学习,例如,材料的刚度独立于耗散影响能量的速度。Van Vliet得出结论得出结论,您可以从模仿组织以及如何保持简单且廉价的方式方面了解很多东西,以便您可以大规模制造此类材料。欧洲杯足球竞彩
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