可模仿人骨組織的智慧織物
澳洲的研究人員開發了一種新的智慧織物,會模仿人骨組織的精細和復雜的性能,他們表示該織物可用來制作防護衣,在高沖擊下布料會變硬。
根據新南威爾斯州的雪梨大學(UNSW)的科學團隊證實,該技術可以轉給醫療、安全和運輸行業使用,并且也可能針對深靜脈血栓(deep-vein thrombosis)做預防的“智慧”壓縮繃帶,也可應對穿戴者的行動及更安全的不銹鋼帶的放射狀輪胎。
完成了概念驗證后,研究人員現在準備生產織物原型,正在澳洲、美國和歐洲申請專利。
研究人員利用大自然的編織公式來工程化先進的功能性材料,可模仿軟組織護套,該護套可大大地將身體中骨質表面包覆,又稱為骨膜。
根據該團隊,膠原蛋白、彈性蛋白和其他結構性蛋白的復雜排列方式給予骨膜“驚人的彈力”,并提供骨骼在高沖擊負荷下增加保護的犟度。
該團隊由UNSW生物醫學工程的Paul Trainor 主席Melissa Knothe Tate教授所領導,繪制了骨膜的復雜組織結構,在電腦上以3D形式顯示它們,擴大其關鍵部件,使用織造技術生產原型。
她解釋:「結果是一系列紡織樣本原型,模仿了骨膜的智慧應力應變性能。我們還展示了使用這種技術去測試其他纖維,以生產全系列新紡織品的可行性」。
電腦模組化允許研究人員使用電腦控制提花機,擴大自然的架構模式,以編織骨膜激發的靈感、多層面織物。利用模仿彈性蛋白和絲綢使用過的彈性材料來模仿膠原蛋白。
該計畫的第一作者Joanna Ng表示:「我們的長期目標是在實驗室中編織生物組織 - 基本上是人體部分 - 來替代和修補我們失效的關節,反映骨膜的生物學、結構和機械性能」。
去(2016)年11月,該團隊收到來自NHMRC的發展補助金,將允許他們將研究工作推向下一個階段。研究人員將與美國Cleveland Clinic和雪梨大學教授Tony Weiss進行合作,在三年內使用該“智慧”技術開發和商業化其原型骨頭移植,皆用于臨床前的研究。