2015年5月29日
从美国一些大学的一组研究人员发现了一种综合创建蜘蛛丝样品在实验室经过数年的研究复杂结构和生产。这一最新成就铺平了道路为许多生物医学材料,从缝合到器官替代品的脚手架。欧洲杯足球竞彩
lab-produced纤维的显微镜图片确认的结果蜘蛛丝的麻省理工学院的研究人员的模拟。在顶级光学显微镜图像,从根本上说,是扫描电子显微镜图像。左边是8微米的纤维,在右,更薄,3微米纤维。(由研究人员)
研究结果发表在《自然》杂志上的通信由麻省理工学院土木与环境工程教授(中东欧)马库斯·比勒,博士后Shangchao林Seunghwa Ryu,和其他人在麻省理工学院,塔夫茨大学,波士顿大学,在德国,意大利和英国
研究人员使用的模拟和实验特色创建新的纤维比天然丝绸、比勒说,他也在中东欧的部门主管。他指出,该项目将使纤维具有特定特征的发展强度、韧性和弹性。
的蛋白质合成纤维是由改变细菌的基因与蛋白质通常由蜘蛛。微流体通道的设计模拟喷丝板的影响——蜘蛛丝纤维生产使用的器官。蛋白质是通过这些渠道挤压生产纤维。
虽然蜘蛛丝的特殊力量已经被研究人员多年来,是不实际的蜘蛛繁殖生产收获的纤维,因此这个最新研究可以介绍合成象蜘蛛丝第一次用于生物医学应用。
蛛丝是大自然自然不会引起排斥的100%,这意味着它们可以用在身体没有任何有害影响,并最终被人体吸收。
“旋转”研究人员使用的方法,在基本的蛋白质溶解在水中挤压通过一个微乎其微的打开速度控制,使分子成为安排的方式创建强大的纤维。
分子的疏水性和亲水性化合物,它们自然排队形成纤维是很多比他们的组成部分。”当你旋转它,您将创建在一个方向上很强的债券,”比勒说。
该小组还发现,实现精确的混合蛋白质是至关重要的。
“我们发现,当有一个高比例的疏水蛋白,它不会旋转任何纤维,它会使一个丑陋的质量,”Ryu说,从事该项目作为一个麻省理工学院的博士后,现在是助理教授韩国先进科学技术学院。欧洲杯线上买球“我们必须找到正确的组合”以产生强烈的纤维,他说。
这个项目是第一个使用模拟在分子水平上理解丝绸生产。”仿真是至关重要的,”比勒说。他解释说,作为蛋白质合成可以几个月,整个过程将是一个浪费,如果蛋白质并不拥有精确的属性。
使用模拟可以”扫描一个大范围的蛋白质,直到我们看到纤维刚度的变化,”,然后在这些化合物,林说,从事该项目作为一个麻省理工学院的博士后,现在是佛罗里达州立大学的助理教授。
如果属性可以直接控制,它可能导致创建合成纤维强于自然的,因为它允许工程师选择适合一个特定的使用特点。例如,蜘蛛需要弹性网络陷阱昆虫不会断裂,但综合设计纤维可以用作手术缝合线强度而不是stretchiness。”丝不给我们选择,”比勒说。
可以处理使用水基溶液在室温下合成材料,这意味着它应该相对容易扩大生产。目前,锆合成纤维并不像天然蜘蛛丝;然而研究人员希望作为初始过程已经建立,它将实现调整材料进一步提高其强度。欧洲杯足球竞彩
“我们的目标是提高强度、弹性和韧性的人为纺纤维从自然借的好点子,”林说。这项研究可能会鼓励发展新型合成纤维或任何材料,需要增强属性,如在热力和电力传输。欧洲杯足球竞彩
“这是一个惊人的作品。”华坚Gao说,布朗大学工程学教授他并没有参与这项研究。“这可能会导致一个突破,可能允许我们直接探索丝状材料的工程应用。”欧洲杯足球竞彩
Gao说,团队的探索网络结构”的变化可能有实际影响提高纤维增强复合材料的设计大大增加他们的力量和健壮性不增加重量。影响材料创新可能是特别重要的航空航天和工业应用,重量轻是至关重要的。”
这项研究是由美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会,美国海军研究办公室,韩国国家研究基金会和欧洲研究委员会。欧洲杯线上买球